解析土壤氮磷鉀傳感器

——探索科學真相，揭露農業亂象，倡導實用技術，促進農業進步

我國作為一個農業大國，農民數量占總人口的一半有余，傳感器技術受到了廣大農業工作者的追捧。

隨著現代社會的不斷進步，傳統的農業生產模式已經無法滿足現代文明發展的需要，智慧農業逐漸應用到全**的生產中。無論是利用衛星在農業機械之間實現互相通信，還是運用IT技術控制溫室的光照和水分，其目的都是為了提高農業生產的效率，改變傳統的農業生產經營方式并且實行綠色生產，改善生態環境。

隨著眾多智能農業項目的落地，許多招標文件出現“能夠有在線測量土壤氮磷鉀的傳感器"這一要求。在線實時監測土壤的氮磷鉀含量確實可以更好的了解土壤肥力和作物生長之間的關系，提高農業生產效率。基于這一需求市場上也因此出現了很多“在線式土壤氮磷鉀傳感器"，那這些所謂的“土壤氮磷鉀傳感器"或“土壤氮磷鉀速測儀"是如何來測量土壤中氮磷鉀含量的呢？據小編了解，這類傳感器實際測量的是土壤的電導率，商家將測量的電導率值乘以相應的系數（根據常規土壤中氮磷鉀的含量）得出的數值作為氮、磷、鉀含量值，由于現場土壤各異，實際此類傳感器無法測量出現場土壤中的氮磷鉀含量。

讓我們一起來鑒別一下此類傳感器的效果吧！小編這里有兩種方法。

方法一：將傳感器插入土壤中測量一組氮磷鉀數據，然后在這片土壤中倒入鹽水，純凈水中加入食用鹽（氯化鈉化學式NaCl，不含有氮磷鉀元素）即可，小編發現氮磷鉀測量值劇烈上升。充分說明此傳感器測量的結果是電導率乘以了一個固定系數，測量結果跟氮、磷、鉀含量無任何關系。

方法二：將此類傳感器插入土壤中測量一組氮磷鉀數據，然后在這片土壤中倒入氮肥（稀釋氮肥即可），測試發現測量結果值磷和鉀的含量也都升高，則說明此傳感器的測量要素不是氮磷鉀，而是測的土壤電導率。

以上實驗充分驗證了此類傳感器的性能，實際無法測量土壤中的氮磷鉀真實含量。

到底如何正確測量土壤中氮磷鉀的含量？

小編查閱相關資料后發現，許多科學工作者對測量方法不斷改進，并提出了許多新的測量方法，具體有以下幾種：

第一種：聯合浸提測定方法（農業部土壤氮磷鉀檢測標準方法）

現有的聯合測定方法可分兩類，一類是聯合浸提測定法（用于速效養分的測定），即在所制備的待測液中可同時測定三種或三種以上元素（以參與起草農業部土壤檢測標準的錦農土肥儀為例，聯合浸提待測液可同時檢測土壤銨態氮、硝態氮、有效磷、速效鉀；目前開發的錦農GNTC6.0版檢測方法可同時檢測土壤銨態氮、硝態氮、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）。

另一類是聯合消解測定法（用于全量養分的測定），其中聯合消解測定法又分為兩種：可同時測定兩種元素的方法和可同時測定三種或三種以上元素的方法（錦農檢測法）。其中可同時測定兩種元素的方法又分磷、鉀聯合測定方法和氮、磷聯合測定方法。磷、鉀聯合測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變為可溶性化合物，用稀酸溶解制成待測液。應用堿熔法可使土壤充分分解，特別是碳酸鈉熔融法，分解*，準確度很高。但由于需用價值昂貴的鉑坩場，一般實驗室難以做到。

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用。

可同時測定三種或三種以上元素的方法（錦農檢測法），即經過酸溶的待測液中可同時測定全氮、全磷、全鉀（方法詳見錦農土肥儀說明書）。

第二種：原子吸收光譜法（僅可用于鉀的測定）

原子吸收光譜法測定多通過稀釋并加入絕鹽做電離抑制劑后測定，這樣，可以增加分析手續和試劑消耗，同時大倍量的稀釋也引入分析誤差，在次靈敏線下用原子吸收光譜法直接測定高含量的鉀，所見報道不多。本法較詳細的試驗了用次靈敏線原子吸收光譜法測定高含量鉀的條件，確定了適宜的方法，測定了標準參考樣、三元復合肥、硫酸鉀、**二**等樣品，鉀的測定結果與標準值及重量法結果一致。但由于成本高不利于農業基層推廣。

第三種：分光光度法（僅可用于磷的測定）

氫氧化鈉熔融法消解，調節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波長處測定吸光度，求出土壤中的總磷。本法簡便、可靠、能夠滿足環境監測對土壤中總磷分析的需要。

第四種：高氯酸-硫酸快速消化，擴散定氮法（僅用于氮的測定）

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

方法原理：土壤樣品用硫酸消化，在強氧化劑高氯酸的參與下，有機氮分解轉化成氨，并和硫酸結合成硫酸銨。然后去一部分消化液，移到康衛皿（擴散皿）中，加堿使氨擴散，以硼酸吸收，用標準堿滴定。

第五種：高氯酸-硫酸快速消化（比色測定氮磷鉀法——錦農檢測法）

方法原理：土壤樣品用硫酸消化，在強氧化劑高氯酸的參與下，有機物分解轉化成無機鹽，該方法可用于測定土壤全氮、全磷、全鉀。目前錦農土肥儀即采用此法，此法適用于所有土壤和肥料。待測液不但可同時用于測定全氮、全磷、全鉀，還可測定微量元素和重金屬。該方法測試數據和國標法一致，可用于學校、科研以及第三方檢測實驗室。

隨著農業現代化進程加快，國家對農業項目的支持力度也越來越大，在未來，農業領域還將涌現出多種類型的傳感器，為我們的生活帶來更多便利。在此小編提醒大家，選擇傳感器時一定認清其測量原理，在自然科學所能達到的領域內樹立辨別是非的能力，以免被商家的宣傳所誤導。當有朝一日，科學發展到人往機器面前一站就能診斷出所有*癥，不需要醫生的那一天，也許‘在線測量土壤氮磷鉀的傳感器’就真能實現，并用于農業生產。當然就目前人類科學的認知而言，‘在線直插式土壤氮磷鉀傳感器’就是一個偽科學，不符合自然科學的任何一條理論，不過是為了欺騙無知的農民罷了。