[发明专利]土壤有效态氮磷钾含量检测方法及装置

说明书

本发明提供一种土壤有效态氮磷钾含量检测方法及装置，土壤有效态氮磷钾含量检测方法包括：将预设质量的土壤样本与纯净水按比例混合，配置土壤溶液；将制备的双极型离子交换膜与土壤溶液混合预设时间后，对双极型离子交换膜依次进行纯净水清洗和干燥处理；对干燥处理后的双极型离子交换膜阳极上富集的钾离子进行光谱检测，基于光谱检测得到的第一特征光谱强度信息，获取土壤样本中有效态钾的含量，以及对干燥处理后的双极型离子交换膜阴极上富集的硝酸根离子和磷酸根离子进行光谱检测，基于光谱检测得到的两个第二特征光谱强度信息，获取土壤样本中有效态氮和有效态磷的含量。较为便捷地同时获取土壤样本中有效态氮、有效态钾和有效态磷的含量。

技术领域

本发明涉及农田土壤面源污染检测技术领域，尤其涉及一种土壤有效态氮磷钾含量检测方法及装置。

背景技术

氮、磷、钾元素是植物生长必须的三大营养元素，而可溶性的硝酸盐、磷酸盐和钾盐是植物能够直接吸收的重要营养物质，而在植物生长过程中施肥次数和施用量都对土壤的养分组成具有显著影响，过量施肥不但会导致资源浪费还会在水循环过程中导致土壤面源污染(如土壤中氮循环过程中的硝化、反硝化作用)，因此，在植物生长过程中特别是追肥时期快速有效地检测土壤中的N、P、K含量对于农业生产具有重要意义。

常规K离子检测方法为原子吸收，而硝酸盐、磷酸盐检测方法包括分光光度、离子色谱、离子选择电极法等。在上述方法中除离子选择电极法外，均需要土壤样本过筛、研磨前处理，化学试剂浸提、过滤操作，检测周期长、人员要求高，且检测设备均属实验室分析仪器。目前，也有大量研究集中在近红外光谱实现土壤养分的快速检测，如全氮、有机质、铵态氮、硝态氮等，但近红外光谱是基于统计学规律的分析方法，结果严重依赖统计学模型，因此也就导致土壤类型、水分含量、温度、pH值甚至粒径都将会对模型的有效性产生影响。因此只有在保证足够大的样本量进行建模时才能保证预测的精度，而土壤作为复杂的基体差异千差万别，很难保证模型的稳定性。

发明内容

本发明提供一种土壤有效态氮磷钾含量检测方法及装置，用以解决现有技术中的土壤有效态氮磷钾含量检测准确度较低缺陷，实现土壤有效态氮磷钾含量检测的自动化。

本发明提供一种土壤有效态氮磷钾含量检测方法，包括：

将预设质量的土壤样本与纯净水按比例混合，配置土壤溶液；

将制备的双极型离子交换膜与所述土壤溶液混合预设时间后，对所述双极型离子交换膜依次进行纯净水清洗和干燥处理；

对干燥处理后的所述双极型离子交换膜阳极上富集的钾离子进行光谱检测，基于光谱检测得到的第一特征光谱强度信息，获取所述土壤样本中有效态钾的含量，以及

对干燥处理后的所述双极型离子交换膜阴极上富集的硝酸根离子和磷酸根离子进行光谱检测，基于光谱检测得到的两个第二特征光谱强度信息，获取所述土壤样本中有效态氮和有效态磷的含量。

根据本发明提供的一种土壤有效态氮磷钾含量检测方法，所述将制备的双极型离子交换膜与所述土壤溶液混合包括：

将所述双极型离子交换膜置于所述土壤溶液中，采用振荡器或搅拌器辅助所述双极型离子交换膜与所述土壤溶液的充分接触混合。

根据本发明提供的一种土壤有效态氮磷钾含量检测方法，所述对干燥处理后的所述双极型离子交换膜阳极上富集的钾离子进行光谱检测包括：

将预设波长的脉冲激光入射至所述双极型离子交换膜的阳极表面，获取经过所述双极型离子交换膜上钾离子发射的原子发射光；

通过光纤光谱仪对所述原子发射光进行光谱检测，获取所述原子发射光在不同波长处的光谱强度；

对所述不同波长处的光谱强度进行预处理，获取所述第一特征光谱强度信息。