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全球首台土壤快速监测设备在京研制成功，灵感竟来源于火星探测器-热闻

来源：扬子晚报时间：2023-04-19 21:13:10

【资料图】

良田沃土，方能育出丰登五谷。4月19日，记者从北京市农林科学院获悉，由该院自主研制、具有自主知识产权的快速精准低成本土壤现场监测传感器“知土”已研制成功并投入使用，实现38个土壤指标的精确测量，将原需数周的实验室检测周期缩短到了田间10分钟，这一技术领跑全球。

第二代“知土”面世，10分钟内可检测38项土壤指标

在北京小汤山国家精准农业研究示范基地内，“知土”已经上岗，成为种植专家们的“军师”。从农田里取来一抔土，放进地头的一台仪器内，等待几分钟后，氮、磷、钾、水分、硒、镁、钙、铁等含量的数据呈现在眼前。“在农业生产中，因为无法对土壤的各项指标进行即时的监测，导致对土壤施肥不够精确，要么是用多了，要么是不够。肥力欠缺会对产量、品质有影响，但用多了，会产生食品安全隐患和地表水污染的风险。”北京市农林科学院智能装备技术研究中心赵春江院士团队的技术人员董大明介绍，“知土”可以一次性检测38个指标，首先是各种形态的氮磷钾，能够了解土壤的肥力情况，实现精准施肥。另一个是重金属指标，关乎食品安全。此外还有关乎食品营养的各类微量元素。

此前，要想获取土壤的这些指标，需要将土壤样本拿到实验室测试，通过添加化学试剂等方式来分析出具体含量。不仅成本较高，还需要数天、乃至数周的土壤检测周期。如今只需要10分钟，且不受地形条件限制，就能方便地在田间地头实现检测。“目前国际上的其他国家仍停留在实验室检测阶段，我们的设备是全球首台。”董大明透露，这一想法最早来自于火星探测器。

第一代“知土”在田间检测

火星探测活动中有一项技术，利用超强激光束将岩石气化，从而获取足够有用的信息来分析岩石的组成以及是否含有机物等。“我们的技术原理与之相似，将土壤放到测试舱内，再用一道激光将其气化，从而实现土壤各项指标的快速分析。”董大明说，团队从2011年启动项目，历经10余年的研发与迭代升级，最终实现了技术突破。

“‘知土’的核心技术完全自主，受到12项国家发明专利、2项国际专利保护，70%器件实现了国产化。”董大明说，在尖端仪器领域欧美发展在先，但近年来国产激光器市场发展迅猛，技术水平达到一线水准，且成本优势巨大，为“知土”核心部件的国产化奠定了基础。“‘知土’最核心的部件是激光器。用作检测用途的激光器对稳定性要求很高，每一次独立出光的数值必须稳定，这个是非常关键的指标。我们目前使用的国产激光器，在实验中发射了上万次的激光，表现优异，性能稳定。”

目前，“知土”已更新至第二代，在农业精准作业、土壤普查、“测土配方”施肥中具有重要的应用前景，有望对农业生产方式产生革命性影响。“知土”目前已完成2000余个土壤样品测试工作，大大提升了土壤检测的工作效率，初步建立了土壤大数据平台。下一步，市农林科学院将进一步开展普及推广，推进农业科技现代化，实现科技赋能农业。

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