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

2023-04-20 09:43:28來(lái)源：北京日?qǐng)?bào)  


(相關(guān)資料圖)

良田沃土，方能育出豐登五谷。昨日，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(lái)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。“在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，因?yàn)闊o(wú)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(guò)添加化學(xué)試劑等方式來(lái)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)。“目前國(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(lái)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(lái)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(shuō)，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。”董大明說(shuō)，在尖端儀器領(lǐng)域歐美發(fā)展在先，但近年來(lái)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)。“‘知土’最核心的部件是激光器。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(wàn)次的激光，表現(xiàn)優(yōu)異，性能穩(wěn)定。”

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。“知土”目前已完成2000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)。

關(guān)鍵詞：

責(zé)任編輯：hnmd003

相關(guān)閱讀

推薦閱讀