今日百科 | 几百块钱的土壤氮磷钾传感器，原理揭秘！
来源:
|
作者:佚名
|
发布时间: 2023-12-16
|
562 次浏览
|
分享到:
圈里的朋友估计有不少用过这种样式的土壤氮磷钾传感器，价格大概几百元。
尤其是做农业信息化系统集成商的朋友，今天我们就来聊一聊市场上这种几百块钱的土壤氮磷钾传感器，到底能不能用于现代农业测量用于指导农业生产！
我们大家都知道，氮、磷、钾是植物生长过程中需求量排前三的营养元素，因此对于土壤中氮、磷、钾含量的测定是作物营养学领域的重要研究方向，也是指导农业生产的重要指标。笔者查阅大量资料了解到目前公认的几种测量方式。
土壤中氮含量的测量一般分为：土壤全氮检测，土壤铵态氮检测，土壤硝态氮及亚硝态氮检测和土壤水解性氮检测。
土壤全氮测量方法为半微量开氏法，是通过化学手段将土壤中所有含氮物质转化为铵态氮、硝态氮后通过滴定求出土壤全氮含量，具体的操作方法可以查看GB 7173-1987。
土壤铵态氮的监测采用纳氏比色法，是将土壤样品中的NH4+用氯化钾溶液提取后，在碱性条件下与纳氏试剂络合成黄色络合物，进行比色测定。
土壤硝态氮和亚硝态氮的测定使用还原蒸馏法、镀铜镉还原-重氮化耦合比色法，硝态氮高的土壤一般采用蒸馏滴定的方式测量，含量低的则需要镀铜镉还原-重氮化耦合比色法。
土壤水解性氮的测定则采用碱解扩散法，碱性条件下水解，再使用标准溶液滴定。
土壤中磷含量的测量分为：土壤全磷量的测定、石灰性土壤有效磷的测定和酸性土壤的有效磷测定。
土壤全磷量的测定可参见GB 9837-1988，该方法适用于各类土壤中磷的测定；
石灰性土壤中有效磷的测定方法参见GB -12297-1990标准，适用于碱性或中性土壤中有效磷含量的测定；
酸性土壤中有效磷的测定方法参见NY/T 1121.7-2006标准，适用于酸性土壤中有效磷的测定。
钾含量的测量分为：全钾、速效态钾和缓效态钾。
全钾测量采用原子吸收光度法，一般也用于钠元素的测定；
速效态钾测量可以使用原子吸收光度法和四苯硼钠比浊法两种，前者使用与钾含量较高的情况，含量较低时则要使用后者；
缓效钾的测定可以参见NY/T 889-2004 标准。
结论：可以看出，氮磷钾含量的测定是有严格的国家标准的，我们至少要区分出要测量的参量是什么，才能进行有效的测定。而我们目前在市面上的价值几百元的土壤氮磷钾在线监测传感器宣称可以测量土壤氮磷钾含量，我们采购了市面上普遍宣称可以测量土壤氮磷钾含量的三合一传感器，进行了数据验证。
首先，我们在传感器的宣传页、说明书、使用手册等所有官方文档上，均未看到关于传感器测量的是全量还是有效或速效的描述，很明显，无论氮、磷还是钾，都会有一部分以有机化合物的形式存在，也就是全氮、全磷、全钾测量中较复杂的提取部分。所以我们只能姑且认为采购的传感器是有效或速效氮磷钾的测量。
接着我们用手握住传感器的感应部分，发现数值有输出了，于是我们尝试使用不同材质的物体解除感应部分，发现数值因接触物质的导电性而异。我们开始怀疑传感器测量的是土壤的导电性，也就是电导率的参数。
下面我们开始验证，我们采集了一部分土壤，并使用不含氮磷钾的氯化钠溶液将土壤的电导率呈现出不用性状，并用传感器测试。
以下是我们的测试数据。（我们选用了两个同型号的传感器做对比），我们分别将1号传感器和2号传感器的实验数值进行记录，见下图
从图一的实验数据表格中我们可以看到，两套传感器一致性很好，除了最后的一个点2号传感器出现不稳定而氮磷钾同时波动外，其他点基本没有区别！
然后对数据仔细观察，我们发现了奇怪的现象，传感器的氮磷钾数据好像存在特定的关系，为求直观，我们做了氮和磷、氮和钾的拟合曲线，如下图二
参数之间的关系是简单的线性关系，拟合率达到了完全拟合。很明显，土壤中氮磷钾的含量是不可能成完美的线性关系的。我们又将电导率和氮含量进行了拟合，如下图三
由此，我们可以得出结论：目前市面上的价值几百块的土壤氮磷钾传感器，基本就是使用土壤电导率传感器拟合不同算法，“偷梁换柱”玩出的土壤氮磷钾数值。这样的传感器，如果您说您测量的是土壤电导率参数，可以。
如果您真的是用于指导农民的植物营养尤其是施肥管理，还是别了吧！
