一种土壤速效养分原位监测系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及农业技术领域，提供一种土壤速效养分原位监测系统及方法，其监测系统包括土壤溶液采集器、样品测试装置和动力装置；样品测试装置包括样品测试瓶及内置于样品测试瓶中的体积计量装置、补水装置和离子传感器，土壤溶液采集器埋设在预设深度的原位土壤中，并通过第一管路连通样品测试瓶，样品测试瓶通过第二管路连通动力装置；本发明专利技术可实现对原位土壤中硝态氮、有效磷及有效钾等速效养分的快速测试与分析，其测试过程简单，效率高，且不破坏土壤结构，这对实时了解土壤中速效养分浓度的动态变化，并为制定科学合理的施肥计划提供了重要的数据与技术支撑。

An in situ monitoring system and method of soil available nutrients

【技术实现步骤摘要】
一种土壤速效养分原位监测系统及方法
本专利技术涉及农业
，尤其涉及一种土壤速效养分原位监测系统及方法。
技术介绍
土壤速效养分是指土壤所提供的植物生长所必需的易被作物吸收利用的包括硝态氮、速效磷及速效钾等营养元素。受作物根系吸收及灌水等众多因素影响，不同元素形态的速效养分在土壤中具有较大的时空变异性，而实时掌控土壤中速效养分的迁移变化规律是制定合理的施肥计划，减少养分损失，提高肥料利用率以及获得作物高产的重要前提与保证。土壤中的速效养分大多是无机形态，以离子形式存在于土壤水或吸附在土壤胶体表面，而直接获取土壤速效养分浓度存在较大技术难度。目前，土壤速效养分浓度主要在室内通过化学分析方法测定完成，由于采集样品时对土壤结构破坏性大，分析测试过程耗时费力，数据的时效性差，从而难以准确获取作物所需养分的问题。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的目的是提供一种土壤速效养分原位监测系统及方法，用以解决当前通过室内化学分析获取土壤速效养分浓度的方式存在对土壤结构破坏性大，获取分析数据的时效性差，从而难以准确获取作物所需养分的问题。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术在一方面提供了一种土壤速效养分原位监测系统，包括土壤溶液采集器、样品测试装置和动力装置；所述样品测试装置包括样品测试瓶及内置于所述样品测试瓶中的体积计量装置、补水装置和离子传感器，所述体积计量装置用于检测所述土壤溶液采集器采集到的土壤溶液的体积，所述补水装置用于对采集的土壤溶液按比例进行稀释，所述离子传感器用于检测稀释后的土壤溶液的浓度；所述土壤溶液采集器埋设在预设深度的原位土壤中，并通过第一管路连通所述样品测试瓶，所述样品测试瓶通过第二管路连通所述动力装置。优选的，本专利技术中所述补水装置包括入口端伸入至所述样品测试瓶内的补水管。优选的，本专利技术中所述补水装置还包括测量杯；所述补水管的入口端伸向所述测量杯的敞口端，所述离子传感器伸入至所述测量杯内；所述体积计量装置为翻斗式渗漏计，位于所述测量杯的上侧，并用于承接来自所述土壤溶液采集器采集到的土壤溶液。优选的，本专利技术中所述补水管上设有第一控制阀，所述测量杯的底端连通排液管，所述排液管的出口伸出所述样品测试瓶外，所述排液管上装有第二控制阀。优选的，本专利技术中所述样品测试装置设为三套；三套所述样品测试装置中的所述离子传感器依次为对应检测硝酸根离子、钾离子或磷酸根离子的离子选择电极。优选的，本专利技术中所述土壤溶液采集器包括多个；多个所述土壤溶液采集器设置在不同预设深度的原位土壤中。优选的，本专利技术中所述动力装置包括负压泵与缓冲瓶；所述样品测试瓶通过所述第二管路连通所述缓冲瓶，所述缓冲瓶通过第三管路连通所述负压泵的吸气端。优选的，本专利技术在另一方面还提供了一种基于上述土壤速效养分原位监测系统的监测方法，包括：S1，启动动力装置，对样品测试瓶抽真空；S2，通过体积计量装置检测采集的土壤溶液的体积，并由补水装置对采集的土壤溶液按比例进行稀释，离子传感器检测稀释后土壤溶液中相应养分的浓度。优选的，本专利技术中步骤S2进一步包括：S21，将体积计量装置装载的土壤溶液倒入至测量杯中；S22，开启第一控制阀，关闭第二控制阀，按照蒸馏水与土壤溶液预设的配比系数α，向测量杯中加入蒸馏水，并由离子传感器对稀释后的土壤溶液的养分浓度进行检测。优选的，本专利技术中步骤S2进一步包括：S23，同时开启第一控制阀和第二控制阀，控制第二控制阀的排液速率大于第一控制阀的加水速率，以对测量杯进行清洗。(三)技术效果本专利技术提供的土壤速效养分原位监测系统及方法，通过动力装置的抽真空，对土壤溶液采集器采样的土壤溶液提供输送动力，从而可在样品测试瓶内，先由体积计量装置检测采集的土壤溶液的体积，并由补水装置对采集的土壤溶液按比例进行稀释，最后通过离子传感器检测稀释后土壤溶液中相应养分的浓度，由此，可实现对原位土壤中硝态氮、有效磷及有效钾等速效养分的快速测试与分析，其测试过程简单，效率高，且不破坏土壤结构，这对实时了解土壤中速效养分浓度的动态变化，并为制定科学合理的施肥计划提供了重要的数据与技术支撑。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例所示的土壤速效养分原位监测系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例所示的基于土壤速效养分原位监测系统的监测方法的流程图；图3为本专利技术实施例所示的步骤S2进一步实施的流程图。图中：1、土壤溶液采集器；2、第一管路；3、样品测试瓶；4、第二管路；5、分支器；6、缓冲瓶；7、第三管路；8、负压泵；9、体积计量装置；10、补水管；11、测量杯；12、离子传感器；13、第一控制阀；14、排液管；15、第二控制阀。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。参见图1，本实施例提供了一种土壤速效养分原位监测系统，包括土壤溶液采集器1、样品测试装置和动力装置；样品测试装置包括样品测试瓶3及内置于样品测试瓶3中的体积计量装置9、补水装置和离子传感器12，体积计量装置9用于检测土壤溶液采集器1采集到的土壤溶液的体积，补水装置用于对采集的土壤溶液按比例进行稀释，离子传感器12用于检测稀释后的土壤溶液的浓度；土壤溶液采集器1埋设在预设深度的原位土壤中，并通过第一管路2连通样品测试瓶3，样品测试瓶3通过第二管路4连通动力装置。具体的，本实施例所示的监测系统在对土壤溶液浓度进行检测时，为了防止对土壤结构的破坏，将土壤溶液采集器1埋设在预设深度的原位土壤中；与此同时，为了确保在适宜的量程内实现对土壤溶液浓度的检测，并防止对土壤溶液的过量采集而影响到作物的正常生长，通过补水装置对采集的土壤溶液进行稀释，并由离子传感器12检测稀释后土壤溶液中相应养分的浓度，其中，离子传感器12可有选择地对土壤溶液中的硝态氮、有效磷及有效钾等速效养分进行识别，并进行相应的浓度检测。由此，在实际检测过程中，通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种土壤速效养分原位监测系统，其特征在于，/n包括土壤溶液采集器、样品测试装置和动力装置；/n所述样品测试装置包括样品测试瓶及内置于所述样品测试瓶中的体积计量装置、补水装置和离子传感器，所述体积计量装置用于检测所述土壤溶液采集器采集到的土壤溶液的体积，所述补水装置用于对采集的土壤溶液按比例进行稀释，所述离子传感器用于检测稀释后的土壤溶液的浓度；/n所述土壤溶液采集器埋设在预设深度的原位土壤中，并通过第一管路连通所述样品测试瓶，所述样品测试瓶通过第二管路连通所述动力装置。/n

【技术特征摘要】
1.一种土壤速效养分原位监测系统，其特征在于，
包括土壤溶液采集器、样品测试装置和动力装置；
所述样品测试装置包括样品测试瓶及内置于所述样品测试瓶中的体积计量装置、补水装置和离子传感器，所述体积计量装置用于检测所述土壤溶液采集器采集到的土壤溶液的体积，所述补水装置用于对采集的土壤溶液按比例进行稀释，所述离子传感器用于检测稀释后的土壤溶液的浓度；
所述土壤溶液采集器埋设在预设深度的原位土壤中，并通过第一管路连通所述样品测试瓶，所述样品测试瓶通过第二管路连通所述动力装置。


2.根据权利要求1所述的土壤速效养分原位监测系统，其特征在于，所述补水装置包括入口端伸入至所述样品测试瓶内的补水管。


3.根据权利要求2所述的土壤速效养分原位监测系统，其特征在于，所述补水装置还包括测量杯；
所述补水管的入口端伸向所述测量杯的敞口端，所述离子传感器伸入至所述测量杯内；
所述体积计量装置为翻斗式渗漏计，位于所述测量杯的上侧，并用于承接来自所述土壤溶液采集器采集到的土壤溶液。


4.根据权利要求3所述的土壤速效养分原位监测系统，其特征在于，所述补水管上设有第一控制阀，所述测量杯的底端连通排液管，所述排液管的出口伸出所述样品测试瓶外，所述排液管上装有第二控制阀。


5.根据权利要求1所述的土壤速效养分原位监测系统，其特征在于，所述样品测试装置设为三套；
三套所述样品测试装置中的所述离子传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：李银坤，郭文忠，孙维拓，李友丽，贾冬冬，赵倩，陈红，
申请(专利权)人：北京农业智能装备技术研究中心，
类型：发明
国别省市：北京;11