解析土壤氮磷鉀傳感器

——探索科學(xué)真相，揭露農(nóng)業(yè)亂象，倡導(dǎo)實(shí)用技術(shù)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)進(jìn)步

我國(guó)作為一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)民數(shù)量占總?cè)丝诘囊话胗杏?，傳感器技術(shù)受到了廣大農(nóng)業(yè)工作者的追捧。

隨著現(xiàn)代社會(huì)的不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代文明發(fā)展的需要，智慧農(nóng)業(yè)逐漸應(yīng)用到全**的生產(chǎn)中。無(wú)論是利用衛(wèi)星在農(nóng)業(yè)機(jī)械之間實(shí)現(xiàn)互相通信，還是運(yùn)用IT技術(shù)控制溫室的光照和水分，其目的都是為了提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率，改變傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)方式并且實(shí)行綠色生產(chǎn)，改善生態(tài)環(huán)境。

隨著眾多智能農(nóng)業(yè)項(xiàng)目的落地，許多招標(biāo)文件出現(xiàn)“能夠有在線(xiàn)測(cè)量土壤氮磷鉀的傳感器”這一要求。在線(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤的氮磷鉀含量確實(shí)可以更好的了解土壤肥力和作物生長(zhǎng)之間的關(guān)系，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率?；谶@一需求市場(chǎng)上也因此出現(xiàn)了很多“在線(xiàn)式土壤氮磷鉀傳感器”，那這些所謂的“土壤氮磷鉀傳感器”或“土壤氮磷鉀速測(cè)儀”是如何來(lái)測(cè)量土壤中氮磷鉀含量的呢？據(jù)小編了解，這類(lèi)傳感器實(shí)際測(cè)量的是土壤的電導(dǎo)率，商家將測(cè)量的電導(dǎo)率值乘以相應(yīng)的系數(shù)（根據(jù)常規(guī)土壤中氮磷鉀的含量）得出的數(shù)值作為氮、磷、鉀含量值，由于現(xiàn)場(chǎng)土壤各異，實(shí)際此類(lèi)傳感器無(wú)法測(cè)量出現(xiàn)場(chǎng)土壤中的氮磷鉀含量。

讓我們一起來(lái)鑒別一下此類(lèi)傳感器的效果吧！小編這里有兩種方法。

方法一：將傳感器插入土壤中測(cè)量一組氮磷鉀數(shù)據(jù)，然后在這片土壤中倒入鹽水，純凈水中加入食用鹽（氯化鈉化學(xué)式NaCl，不含有氮磷鉀元素）即可，小編發(fā)現(xiàn)氮磷鉀測(cè)量值劇烈上升。充分說(shuō)明此傳感器測(cè)量的結(jié)果是電導(dǎo)率乘以了一個(gè)固定系數(shù)，測(cè)量結(jié)果跟氮、磷、鉀含量無(wú)任何關(guān)系。

方法二：將此類(lèi)傳感器插入土壤中測(cè)量一組氮磷鉀數(shù)據(jù)，然后在這片土壤中倒入氮肥（稀釋氮肥即可），測(cè)試發(fā)現(xiàn)測(cè)量結(jié)果值磷和鉀的含量也都升高，則說(shuō)明此傳感器的測(cè)量要素不是氮磷鉀，而是測(cè)的土壤電導(dǎo)率。

以上實(shí)驗(yàn)充分驗(yàn)證了此類(lèi)傳感器的性能，實(shí)際無(wú)法測(cè)量土壤中的氮磷鉀真實(shí)含量。

到底如何正確測(cè)量土壤中氮磷鉀的含量？

小編查閱相關(guān)資料后發(fā)現(xiàn)，許多科學(xué)工作者對(duì)測(cè)量方法不斷改進(jìn)，并提出了許多新的測(cè)量方法，具體有以下幾種：

第一種：聯(lián)合浸提測(cè)定方法（農(nóng)業(yè)部土壤氮磷鉀檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)方法）

現(xiàn)有的聯(lián)合測(cè)定方法可分兩類(lèi)，一類(lèi)是聯(lián)合浸提測(cè)定法（用于速效養(yǎng)分的測(cè)定），即在所制備的待測(cè)液中可同時(shí)測(cè)定三種或三種以上元素（以參與起草農(nóng)業(yè)部土壤檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的錦農(nóng)土肥儀為例，聯(lián)合浸提待測(cè)液可同時(shí)檢測(cè)土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、有效磷、速效鉀；目前開(kāi)發(fā)的錦農(nóng)GNTC6.0版檢測(cè)方法可同時(shí)檢測(cè)土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、有效磷、速效鉀、有效鈣、有效鎂、有效硫、有效鐵、有效錳、有效硼、有效鋅、有效銅、有效氯、有效硅、有效鉬等近二十種元素）。

另一類(lèi)是聯(lián)合消解測(cè)定法（用于全量養(yǎng)分的測(cè)定），其中聯(lián)合消解測(cè)定法又分為兩種：可同時(shí)測(cè)定兩種元素的方法和可同時(shí)測(cè)定三種或三種以上元素的方法（錦農(nóng)檢測(cè)法）。其中可同時(shí)測(cè)定兩種元素的方法又分磷、鉀聯(lián)合測(cè)定方法和氮、磷聯(lián)合測(cè)定方法。磷、鉀聯(lián)合測(cè)定方法中主要有碳酸鈉熔融法和氫氧化鈉熔融法，它們均屬于堿熔法，是利用堿與土壤在高溫下共熔，使土壤中磷化合物和鉀化合物轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄曰衔?，用稀酸溶解制成待測(cè)液。應(yīng)用堿熔法可使土壤充分分解，特別是碳酸鈉熔融法，分解*，準(zhǔn)確度很高。但由于需用價(jià)值昂貴的鉑坩場(chǎng)，一般實(shí)驗(yàn)室難以做到。

氫氧化鈉熔融法在土壤分解方面略遜于碳酸鈉熔融法，但其準(zhǔn)確度還是較好的，而且可以不使用鉑坩鍋，用銀坩鍋，或鎳堆即可。所以此兩種方法得到廣泛應(yīng)用。

可同時(shí)測(cè)定三種或三種以上元素的方法（錦農(nóng)檢測(cè)法），即經(jīng)過(guò)酸溶的待測(cè)液中可同時(shí)測(cè)定全氮、全磷、全鉀（方法詳見(jiàn)錦農(nóng)土肥儀說(shuō)明書(shū)）。

第二種：原子吸收光譜法（僅可用于鉀的測(cè)定）

原子吸收光譜法測(cè)定多通過(guò)稀釋并加入絕鹽做電離抑制劑后測(cè)定，這樣，可以增加分析手續(xù)和試劑消耗，同時(shí)大倍量的稀釋也引入分析誤差，在次靈敏線(xiàn)下用原子吸收光譜法直接測(cè)定高含量的鉀，所見(jiàn)報(bào)道不多。本法較詳細(xì)的試驗(yàn)了用次靈敏線(xiàn)原子吸收光譜法測(cè)定高含量鉀的條件，確定了適宜的方法，測(cè)定了標(biāo)準(zhǔn)參考樣、三元復(fù)合肥、硫酸鉀、**二**等樣品，鉀的測(cè)定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值及重量法結(jié)果一致。但由于成本高不利于農(nóng)業(yè)基層推廣。

第三種：分光光度法（僅可用于磷的測(cè)定）

氫氧化鈉熔融法消解，調(diào)節(jié)pH值，加入抗壞血酸溶液及鉬酸銨鹽溶液顯色15min，用30mm比色皿，以水為參比.于700nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度，求出土壤中的總磷。本法簡(jiǎn)便、可靠、能夠滿(mǎn)足環(huán)境監(jiān)測(cè)對(duì)土壤中總磷分析的需要。

第四種：高氯酸-硫酸快速消化，擴(kuò)散定氮法（僅用于氮的測(cè)定）

全氮采用開(kāi)式定氮法，流程為消解——蒸餾——滴定，三個(gè)步驟俗稱(chēng)‘定氮三部曲’。有效氮（堿解氮、速效氮）采用堿解擴(kuò)散法。

方法原理：土壤樣品用硫酸消化，在強(qiáng)氧化劑高氯酸的參與下，有機(jī)氮分解轉(zhuǎn)化成氨，并和硫酸結(jié)合成硫酸銨。然后去一部分消化液，移到康衛(wèi)皿（擴(kuò)散皿）中，加堿使氨擴(kuò)散，以硼酸吸收，用標(biāo)準(zhǔn)堿滴定。

第五種：高氯酸-硫酸快速消化（比色測(cè)定氮磷鉀法——錦農(nóng)檢測(cè)法）

方法原理：土壤樣品用硫酸消化，在強(qiáng)氧化劑高氯酸的參與下，有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化成無(wú)機(jī)鹽，該方法可用于測(cè)定土壤全氮、全磷、全鉀。目前錦農(nóng)土肥儀即采用此法，此法適用于所有土壤和肥料。待測(cè)液不但可同時(shí)用于測(cè)定全氮、全磷、全鉀，還可測(cè)定微量元素和重金屬。該方法測(cè)試數(shù)據(jù)和國(guó)標(biāo)法一致，可用于學(xué)校、科研以及第三方檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室。

隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程加快，國(guó)家對(duì)農(nóng)業(yè)項(xiàng)目的支持力度也越來(lái)越大，在未來(lái)，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域還將涌現(xiàn)出多種類(lèi)型的傳感器，為我們的生活帶來(lái)更多便利。在此小編提醒大家，選擇傳感器時(shí)一定認(rèn)清其測(cè)量原理，在自然科學(xué)所能達(dá)到的領(lǐng)域內(nèi)樹(shù)立辨別是非的能力，以免被商家的宣傳所誤導(dǎo)。當(dāng)有朝一日，科學(xué)發(fā)展到人往機(jī)器面前一站就能診斷出所有*癥，不需要醫(yī)生的那一天，也許‘在線(xiàn)測(cè)量土壤氮磷鉀的傳感器’就真能實(shí)現(xiàn)，并用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。當(dāng)然就目前人類(lèi)科學(xué)的認(rèn)知而言，‘在線(xiàn)直插式土壤氮磷鉀傳感器’就是一個(gè)偽科學(xué)，不符合自然科學(xué)的任何一條理論，不過(guò)是為了欺騙無(wú)知的農(nóng)民罷了。