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全球首臺(tái)快速土壤檢測(cè)設(shè)備在北京市研制成功 精準(zhǔn)檢測(cè)38個(gè)土壤指標(biāo)僅需10分鐘

發(fā)布時(shí)間:2023-04-20 09:22:00來源: 北京日?qǐng)?bào)

  良田沃土,方能育出豐登五谷。19日,記者從北京市農(nóng)林科學(xué)院獲悉,由該院自主研制、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的快速精準(zhǔn)低成本土壤現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)傳感器“知土”已研制成功并投入使用,實(shí)現(xiàn)38個(gè)土壤指標(biāo)的精確測(cè)量,將原需數(shù)周的實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)周期縮短到了田間10分鐘,這一技術(shù)領(lǐng)跑全球。

  在北京小湯山國(guó)家精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)研究示范基地內(nèi),“知土”已經(jīng)上崗,成為種植專家們的“軍師”。從農(nóng)田里取來一杯土,放進(jìn)地頭的一臺(tái)儀器內(nèi),等待幾分鐘后,氮、磷、鉀、水、硒、鎂、鈣、鐵等含量的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)在眼前?!霸谵r(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,因?yàn)闊o法對(duì)土壤的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行即時(shí)的監(jiān)測(cè),導(dǎo)致對(duì)土壤施肥不夠精確,要么是用多了,要么是不夠。肥力欠缺會(huì)對(duì)產(chǎn)量、品質(zhì)有影響,但用多了,會(huì)產(chǎn)生食品安全隱患和地表水污染的風(fēng)險(xiǎn)。”北京市農(nóng)林科學(xué)院智能裝備技術(shù)研究中心趙春江院士團(tuán)隊(duì)的技術(shù)人員董大明介紹,“知土”可以一次性檢測(cè)38個(gè)指標(biāo),首先是各種形態(tài)的氮磷鉀,能夠了解土壤的肥力情況,實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)施肥。其次是重金屬指標(biāo),關(guān)乎食品安全。此外還有關(guān)乎食品營(yíng)養(yǎng)的各類微量元素。

  此前,要想獲取土壤的這些指標(biāo),需要將土壤樣本拿到實(shí)驗(yàn)室測(cè)試,通過添加化學(xué)試劑等方式來分析出具體含量。不僅成本較高,還需要數(shù)天乃至數(shù)周的土壤檢測(cè)周期。如今只需要10分鐘,且不受地形條件限制,就能方便地在田間地頭實(shí)現(xiàn)檢測(cè)?!澳壳皣?guó)際上的其他國(guó)家仍停留在實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)階段,我們的設(shè)備是全球首臺(tái)。”董大明透露,這一想法最早來自于火星探測(cè)器。

  火星探測(cè)活動(dòng)中有一項(xiàng)技術(shù),利用超強(qiáng)激光束將巖石氣化,從而獲取足夠有用的信息來分析巖石的組成以及是否含有機(jī)物等。“我們的技術(shù)原理與之相似,將土壤放到測(cè)試艙內(nèi),再用一道激光將其氣化,從而實(shí)現(xiàn)土壤各項(xiàng)指標(biāo)的快速分析。”董大明說,團(tuán)隊(duì)從2011年啟動(dòng)項(xiàng)目,歷經(jīng)10余年的研發(fā)與迭代升級(jí),最終實(shí)現(xiàn)了技術(shù)突破。

  “‘知土’的核心技術(shù)完全自主,受到12項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利、2項(xiàng)國(guó)際專利保護(hù),70%器件實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化?!倍竺髡f,在尖端儀器領(lǐng)域歐美發(fā)展在先,但近年來國(guó)產(chǎn)激光器市場(chǎng)發(fā)展迅猛,技術(shù)水平達(dá)到一線水準(zhǔn),且成本優(yōu)勢(shì)巨大,為“知土”核心部件的國(guó)產(chǎn)化奠定了基礎(chǔ)?!啊痢詈诵牡牟考羌す馄?。用作檢測(cè)用途的激光器對(duì)穩(wěn)定性要求很高,每一次獨(dú)立出光的數(shù)值必須穩(wěn)定,這個(gè)是非常關(guān)鍵的指標(biāo)。我們目前使用的國(guó)產(chǎn)激光器,在實(shí)驗(yàn)中發(fā)射了上萬次的激光,表現(xiàn)優(yōu)異,性能穩(wěn)定?!?/p>

  目前,“知土”已更新至第二代,在農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)作業(yè)、土壤普查、“測(cè)土配方”施肥中具有重要的應(yīng)用前景,有望對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式產(chǎn)生革命性影響?!爸痢蹦壳耙淹瓿?000余個(gè)土壤樣品測(cè)試工作,大大提升了土壤檢測(cè)的工作效率,初步建立了土壤大數(shù)據(jù)平臺(tái)。下一步,市農(nóng)林科學(xué)院將進(jìn)一步開展普及推廣,推進(jìn)農(nóng)業(yè)科技現(xiàn)代化,實(shí)現(xiàn)科技賦能農(nóng)業(yè)。

(責(zé)編:郭爽)

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