土壤理化性质检测

前言精准农业是近年来国际农业科学研究的热点领域，也是当今世界农业发展的新潮流。研究人员希望通过精准农业技术体系的使用降低生产成本, 提高和稳定农产品产量和质量, 增加经济收入, 减少环境污染。 土壤中的盐分、水分、有机质含量、土壤压实度、质地结构等，均不同程度影响土壤电导率变化。通过测定土壤电导率，可为分析产量、评价土壤生产能力、制定精准施肥处方提供重要依据。传统的样方抽样调查不仅费时费力，还由于抽样密度过低不能真实反应地块土壤特性的时空变化，对于大尺度调查而言与机动车辆相结合的拖曳式土壤电导率测量系统无疑是最佳选择。 该系统既可以由拖拉机或皮卡进行拖曳作业（需选配支架），又可安装在播种机等农机具上——在耕种作业的同时完成对农用地的勘查，灵活而便捷；随后推出附加土壤温度和湿度传感器的升级版iSCAN+系统（温度和湿度是种子发芽和出苗非常重要的影响因子）。 通过实地原位测量土壤电导EC、OM值、温度和湿度值，利用GPS定位和数据处理测绘软件（收费数据处理服务），绘制出土壤理化性质分布图，全面分析反映土壤质地、盐碱度、持水能力、阳离子交换能力、根系深度等。适用于精准农业、土壤调查和碳汇农业（土壤碳储量估算）的研究示范及土地管理和土地利用规划等领域。 2017-2018年VERIS公司在美国选取4个州共计15块土地利用iSCAN系统进行勘测，并与手持式设备数据进行比对，得到非常好的线性相关结果。 上图为堪萨斯州40公顷地块勘查地图 主要特点1. iSCAN可同时测绘土壤EC值、OM值，iSCAN+则多了土壤表层温度和湿度值2. 原野现场测绘：随着机载系统在原野前行，即时获取电导及地理坐标（经纬度），每公顷可以测量120-240个样点数据3. 直接接触法测量EC（Electrical Conductivity），测量基本不受周边电磁影响，也不需要校准，反映土壤质地、盐度特性4. VIS-NIR双波段光谱传感器，可经由Veris数据处理中心进行数据处理提供土壤有机质OM（Organic Matter）值，反映土壤氮矿化、土壤水渗透、根系生长以及土壤持水能力 上图为经由VERIS数据中心处理后得到的地图 技术指标1. OpticMapper双波段VIS-NIR传感器，原位测绘植物枯落物下层土壤表层光谱反射2. 可见光波长：660nm；近红外波长：940nm；光源：LED3. 光谱检测器：5.76mm光敏二极管4. 除通过双波段VIS-NIR光谱传感器高密度原位测绘分析土壤OM值及其分布图外，可一次同时测量绘制EC，iSCAN+可附加土壤温度和湿度传感器，并可实时记录显示测量数据和分布图5. Garmin GPS 15X：差分GPS定位精度，优于3米6. 电子器件：NMEA 4X密封，军工级防水接口7. 数采：80 pin PIC 微处理器，1Hz采集率，背光显示器，电源12VDC，5A8. 测绘软件SoilViewer：即时显示EC值及光谱反射，并将地理位置信息（经纬度）及测量值下载到计算机上并自动制作二维分布图（光谱反射需经由Veris数据处理中心进行处理分析形成SOM值）9. EC测绘，可形成0－60cm的表层土壤电导测绘图10. OM测量深度：38－76mm11. 长度：农机版145cm；拖曳版259cm12. 宽度：农机版31cm 拖曳版127cm13. 高度：110cm14. 重量：147 kg15. 测量速度：可达24km/hr16. 工作温度：-20－70°C软件界面 产地美国选配技术方案1) 可选配高光谱成像以评估土壤微生物呼吸作用2) 可选配红外热成像研究土壤水分、温度变化对呼吸影响3) 可选配ECODRONE无人机平台搭载高光谱和红外热成像传感器进行时空格局调查研究部分参考文献1. Adamchuk, V.I., J.W. Hummel, M.T. Morgan, S.K. Upadhyaya. 2004. On-the-go soil sensors for precision agriculture. Comput. Electron. Agric. 44:71–91.2. Christy, C.D. 2008. Real-Time Measurement of Soil Attributes Using On-the-go Near Infrared Reflectance Spectroscopy. Computers and Electronics in Agriculture. 61:1. pp.10-193. Kitchen, N.R., S.T. Drummond, E.D. Lund, K.A. Sudduth, G.W. Buchleiter. 2003. Soil electrical conductivity and other soil and landscape properties related to yield for three contrasting soil and crop systems. Agron. J. 95:483–495.4. Kweon, G., E.D. Lund, and C.R. Maxton. 2013. Soil organic matter and cation-exchange capacity sensing with on-the-go electrical conductivity and optical sensors. Geoderma 199:80–89.5. Lund, E.D. 2008. Soil electrical conductivity. p.137-146. In: S. Logsdon et al. (ed.) Soil Science Step by Step Field Analysis. SSSA, Madison, WI.6. Lund, E.D., C.R. Maxton, T.J. Lund. 2015. Assuring data quality and providing actionable maps using a multi-sensor system. Proceedings of Global Workshop on Proximal Soil Sensing. Hangzhou China. 266-278.7. Eric Lund, Chase Maxton. 2019. Comparing Organic Matter Estimations Using Two Farm Implement Mounted Proximal Sensing Technologies. 5TH GLOBAL WORKSHOP ON PROXIMAL SOIL SENSING. P35-40.8. José Paulo Molin, Tiago Rodrigues Tavares. 2019. SENSOR SYSTEMS FOR MAPPING SOIL FERTILITY ATTRIBUTES: CHALLENGES, ADVANCES, AND PERSPECTIVES IN BRAZILIAN TROPICAL SOILS. Eng. Agríc. vol.39.

中科检测的土壤肥力检测服务主要针对土壤的有机质、矿物质、pH值、养分、肥力、肥料、农药残留、微生物指标、重金属元素、放射性元素、全成分、理化性质等物质进行检测。土壤肥力是土壤能经常适时供给并协调植物生长所需的空气、温度、养分和无毒害物质的能力。土壤肥力受土壤质地、结构、水分状况、温度状况、生物状况、有机质含量、pH等因素影响。

土壤墒情（水分）自动监测系统一、系统功能描述：系统基于SMC系列无线传输数据采集终端，根据具体需求配置连接土壤水分传感器；系统采用多节点多级采集传输模式，传感器没有数量上的限制，监测点之间没有距离限制。特别适合大范围的多点土壤水分监测项目。SMC系列数据采集器（遥测终端机）根据设定的采集周期采集土壤水分值，并通过汇聚点的GPRS MODEM远程传输至远程数据中心,远程数据中心接收、显示并存储各固定站的水分监测站参数，远程数据中心支持对任意的固定站实时的触发查询。用户可以在办公室、家里，任何有上网条件的地方接收查看千里之外的各站点实时和历史数据。用户还可以定制数据接收管理软件的特殊功能。二、系统组成：数据管理软件，远程数据传输接收终端，远程数据传输发送终端，试验场无线电波通讯设备，无线数据采集器，土壤水分传感器。多层树状分级管理单点土壤水分监测站点。单点水分监测点的组成：FDS100土壤水分传感器4个（可扩展至8个），SMC1610无线墒情采集器1个（太阳能供电）。汇聚点组成：SMC1800 GPRS远程终端1台，SMC1680无线汇聚点1台,太阳能供电系统组成。数据中心组成：上位机软件，计算机终端；三、系统特点：1数据采集、传输一体化设计，RTU终端结构简洁新颖，支持多种安装方式；2土壤水分传感器精度高，稳定性好。防水防潮设计，可承受高强度外界压力；3试验场多个监测点之间可以无线电波通讯，不需要缆线连接，不再担心缆线人为扯拉或鼠类撕咬断裂，导致数据传输中断；4支持GPRS数据远程传输，让用户实现不限地点不限时间的接收、管理、分析土壤水分动态数据；5数据采集频率，存储周期可在1分钟到30天之间任意设置；6超低功耗设计（普通干电池可用半年以上）；采用间隔性供电，只在采集时才对传感器供电，避免常供电导致的土壤理化性质变异，测量结果误差增大；7水分监测固定站支持本地存储5440条记录（1小时的存储周期可存储226天）；8内置时钟，存储格式为年、月、日、时、分、秒，时间与水分值一一对应；9配置水分传感器专用安装工具，安装简易方便，减少维护成本；四、技术指标：传感器部分（支持水分、温度、盐分、水势传感器）：1、 FDS120土壤水分/温度传感器部分 (FDR原理)2、 土壤含水量测量范围(θ) 0～100％ vol%,温度 -20～60℃；精度非饱和范围内为±2％，温度精度±0.3℃； 重复性±1％；分辨率0.1％3、 响应时间2秒4、 供电电压：5～12VDC5、 电极材料：三根316L不锈钢6、 电极长度：6cm7、 外形尺寸：131×45×14mm8、 输出信号：电流4~20mA，电压0~1.5V（可选）9、 标准长度5m，采用RS485可延长到1000m10、工作电流：测量期间：50mA；休眠期间： 0.05mA11、测量区域：95%的影响在￠5×8cm的圆柱体周围SMC1800数据采集器部分：1、 SMC1800 GPRS数据采集器2、 供电电压：5~12VDC3、 一体式太阳能供电系统，含太阳能板，充放电控制器4、 受控电源输出8路5、 模拟输入8路单端6、 A/D位 12 bit7、 模拟分辨率 0.6mV8、 工作温度 -20～+50℃9、 输入信号 0～2.5V10、数据端口支持RS-232&RS-48511、远程无线集成GSM/GPRS无线模块，支持GPRS/GSM/WSN12、端口扩展支持8路端口扩展五、系统应用：1、全省范围内的生态站土壤水分墒情监测；2、长带状如河道、公路路基等土壤水分动态监测；3、小范围的试验小区，农田的土壤水分监测；4、山体滑坡土壤水分监测预警等