全球首臺快速土壤檢測設(shè)備在北京市研制成功 精準檢測38個土壤指標僅需10分鐘
良田沃土,方能育出豐登五谷。19日,記者從北京市農(nóng)林科學院獲悉,由該院自主研制、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的快速精準低成本土壤現(xiàn)場監(jiān)測傳感器“知土”已研制成功并投入使用,實現(xiàn)38個土壤指標的精確測量,將原需數(shù)周的實驗室檢測周期縮短到了田間10分鐘,這一技術(shù)領(lǐng)跑全球。
在北京小湯山國家精準農(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,放進地頭的一臺儀器內(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,因為無法對土壤的各項指標進行即時的監(jiān)測,導致對土壤施肥不夠精確,要么是用多了,要么是不夠。肥力欠缺會對產(chǎn)量、品質(zhì)有影響,但用多了,會產(chǎn)生食品安全隱患和地表水污染的風險?!北本┦修r(nóng)林科學院智能裝備技術(shù)研究中心趙春江院士團隊的技術(shù)人員董大明介紹,“知土”可以一次性檢測38個指標,首先是各種形態(tài)的氮磷鉀,能夠了解土壤的肥力情況,實現(xiàn)精準施肥。其次是重金屬指標,關(guān)乎食品安全。此外還有關(guān)乎食品營養(yǎng)的各類微量元素。
此前,要想獲取土壤的這些指標,需要將土壤樣本拿到實驗室測試,通過添加化學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現(xiàn)檢測?!澳壳皣H上的其他國家仍停留在實驗室檢測階段,我們的設(shè)備是全球首臺。”董大明透露,這一想法最早來自于火星探測器。
火星探測活動中有一項技術(shù),利用超強激光束將巖石氣化,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物等?!拔覀兊募夹g(shù)原理與之相似,將土壤放到測試艙內(nèi),再用一道激光將其氣化,從而實現(xiàn)土壤各項指標的快速分析。”董大明說,團隊從2011年啟動項目,歷經(jīng)10余年的研發(fā)與迭代升級,最終實現(xiàn)了技術(shù)突破。
“‘知土’的核心技術(shù)完全自主,受到12項國家發(fā)明專利、2項國際專利保護,70%器件實現(xiàn)了國產(chǎn)化。”董大明說,在尖端儀器領(lǐng)域歐美發(fā)展在先,但近年來國產(chǎn)激光器市場發(fā)展迅猛,技術(shù)水平達到一線水準,且成本優(yōu)勢巨大,為“知土”核心部件的國產(chǎn)化奠定了基礎(chǔ)。“‘知土’最核心的部件是激光器。用作檢測用途的激光器對穩(wěn)定性要求很高,每一次獨立出光的數(shù)值必須穩(wěn)定,這個是非常關(guān)鍵的指標。我們目前使用的國產(chǎn)激光器,在實驗中發(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)精準作業(yè)、土壤普查、“測土配方”施肥中具有重要的應用前景,有望對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式產(chǎn)生革命性影響?!爸痢蹦壳耙淹瓿?000余個土壤樣品測試工作,大大提升了土壤檢測的工作效率,初步建立了土壤大數(shù)據(jù)平臺。下一步,市農(nóng)林科學院將進一步開展普及推廣,推進農(nóng)業(yè)科技現(xiàn)代化,實現(xiàn)科技賦能農(nóng)業(yè)。
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