EcoChem 土壤質(zhì)量監(jiān)測與評價(jià)觀測系統(tǒng)

土壤為植物生長發(fā)育提供必需的養(yǎng)分和水分，是陸生植物生活的基質(zhì)。土壤健康是有機(jī)農(nóng)業(yè)的必要條件，只有健康的土壤才能培育出健康的植物，從而保障動(dòng)物和人類的健康。土壤質(zhì)量是土壤提供植物養(yǎng)分和生產(chǎn)生物物質(zhì)的土壤肥力質(zhì)量，容納、吸收、凈化污染物的土壤環(huán)境質(zhì)量，以及維護(hù)保障人類和動(dòng)植物健康的土壤健康質(zhì)量的總和。

由于土壤中農(nóng)藥的殘留累積、重金屬污染和生物污染等問題的出現(xiàn)，人類開始對土壤質(zhì)量因人類污染造成的變化進(jìn)行研究和評價(jià)。另外不同等級和地域的土壤特性也不相同，如何對這些土壤進(jìn)行分類鑒別，甚至建立我國土壤庫也是目前的一項(xiàng)重要工作。土壤質(zhì)量評價(jià)工作主要集中在土壤物理指標(biāo)、化學(xué)指標(biāo)和生物學(xué)指標(biāo)等范圍進(jìn)行。

EcoChem土壤質(zhì)量監(jiān)測與評價(jià)觀測系統(tǒng)可以很全面的針對土壤的物理及化學(xué)主要指標(biāo)進(jìn)行評價(jià)，讓土壤評價(jià)工作變得簡單，精準(zhǔn)，可量化。

觀測目標(biāo)

EcoChem土壤質(zhì)量監(jiān)測與評價(jià)觀測系統(tǒng)主要針對土壤質(zhì)量的碳氮指標(biāo)，養(yǎng)分元素，重金屬污染元素，微量元素，土壤pH、電導(dǎo)率（全鹽量），氧化還原，土壤含水量、田間持水量，土壤的持水特性以及土壤分級分類等多種指標(biāo)進(jìn)行評價(jià)。

EcoChem 土壤質(zhì)量監(jiān)測與評價(jià)觀測系統(tǒng)組成

1，土壤含水量和電導(dǎo)率的實(shí)時(shí)監(jiān)測

土壤水是土壤的最重要組成部分之一，土壤水供給作物生長，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的必要條件，是陸地植物賴以生存的源泉。它也是土壤肥力的重要組成部分，是植物水分循環(huán)的水源基地。

PICO-Profile土壤含水量、電導(dǎo)率監(jiān)測單元主要傳感器為T3PN44土壤水分傳感器，采用TDR時(shí)域反射原理，可連續(xù)無損的測定土壤含水量和電導(dǎo)率等參數(shù)，專為土壤不同層次的長期固定測量而設(shè)計(jì)。多種安裝方式。

該單元可以連續(xù)、固定、無間隙測量不同層次的土壤含水量和電動(dòng)率等參數(shù)；每層土壤可以設(shè)置不同的校準(zhǔn)曲線；傳感器可自由組合，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的土壤層次測量，測量頭可達(dá)10個(gè)；每個(gè)測量頭可測量1dm³的土體。

含水量測量范圍：0%~100%，含水量測量精度：+/-2%，數(shù)據(jù)重復(fù)性：＜0.1%，電導(dǎo)率測量范圍：0 ~ >20ds/m。數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至云服務(wù)器，方便進(jìn)行數(shù)據(jù)管理和監(jiān)控。

2，土壤pH&氧化還原的監(jiān)測

土壤pH值是土壤的基本性質(zhì)之一，也是影響土壤肥力的重要因素之一。我國各類土壤的pH值變異很大，大多數(shù)為4.5 ~ 9。它直接影響土壤養(yǎng)分的存在形態(tài)、轉(zhuǎn)化和有效性。

土壤的氧化還原有助于了解土壤的通氣、還原程度，為種植農(nóng)作物起到重要的指導(dǎo)作用。衡量土壤氧化還原反應(yīng)狀況的指標(biāo)是氧化還原反應(yīng)電位(Eh)。土壤氧化還原電位一般在200-700mV時(shí)，養(yǎng)分供應(yīng)正常。土壤中某些變價(jià)的重金屬污染物，其價(jià)態(tài)變化、遷移能力和生物毒性等和土壤氧化還原狀況有著密切的關(guān)系。

該監(jiān)測單元可以長期、原位測量土壤pH和氧化還原反應(yīng)電位(Eh)等參數(shù)。系統(tǒng)耐用、維護(hù)少，實(shí)驗(yàn)室和大田均可使用。

pH電極：

輸出：-175 … + 175 mV 等于 pH10 … pH 4 (pH 7 ? 0 mV)

直徑：6mm

管長：80 mm

氧化還原電極：

Redox 參比電極直徑12mm，管長120mm

范圍：+/- 1250 mV

分辨率：0.1 mV

精度：3mV

3，土壤元素的測量以及分級分類

土壤元素的測量單元采用EcoChem激光光譜元素分析系統(tǒng)。其固體激光器產(chǎn)生激光作用于樣品表面。當(dāng)激光能量大于樣品擊穿門檻能量時(shí)，在樣品表面形成等離子體。這些等離子體中受激光能量激發(fā)到達(dá)高能態(tài)的樣品物質(zhì)在迅速回遷至低能態(tài)的過程中，發(fā)射出帶有樣品元素種類、含量信息的發(fā)射光譜，這些發(fā)射光譜信號被智能信號收集系統(tǒng)收集并傳輸至光譜儀中進(jìn)行分光，再由光譜信號檢測器進(jìn)行檢測，得到元素信息。

該監(jiān)測單元主要針對土壤質(zhì)量的碳氮指標(biāo)，養(yǎng)分元素，重金屬污染元素，微量元素，元素遷移情況以及土壤分級分類等多種指標(biāo)進(jìn)行測量評價(jià)。

土壤中含有植物生長發(fā)育需要的多種元素，其中微量元素雖然占生物體總質(zhì)量0.01%以下，但是這些微量元素對于植物生長是不可少的。下表是土壤中有效微量元素含量分級情況。因此有效快速的測量土壤中的微量元素十分重要。

系統(tǒng)內(nèi)置的PLS等多種多參數(shù)線性回歸化學(xué)統(tǒng)計(jì)分析功能，用于多元變量定量計(jì)算。多元變量標(biāo)準(zhǔn)曲線特別適合于分析基質(zhì)較為復(fù)雜的樣品，例如土壤、植物等樣品，以減少基質(zhì)中其它元素對目標(biāo)元素的影響，提高分析準(zhǔn)確性。

系統(tǒng)內(nèi)置的PCA主成分分析模型可以針對土壤的分級分類進(jìn)行測量和評價(jià)。

系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)：

激光系統(tǒng)：

激光能量：200mJ@1064nm，能量輸出0-100%可調(diào)；（25mJ@266nm激光可選）

光斑質(zhì)量控制系統(tǒng)

重現(xiàn)率：20Hz，脈寬<6ns，DI水冷卻系統(tǒng)

光斑大小：50-300μm連續(xù)可調(diào)

激光光閘：自動(dòng)雙光閘，穩(wěn)定控制激光能量和LIBS信號

激光安全：I級，有激光鎖定保護(hù)裝置

檢測器：譜寬可覆蓋全部元素測量范圍，可以測量C，P，Mg，Si，F(xiàn)e，Ca，Na，K，N，H，O等元素周期表中全部元素信息，光譜波長精度：±0.08nm ；光譜分辨率0.10nm @400 nm；門延遲時(shí)間0.5ns-1ms。

具有自動(dòng)高度調(diào)整的功能

工作臺(tái)：

全自動(dòng)XYZ行程，XY行程100mm×100mm，Z行程50mm，速度0-10mm/s

XY行程分辨率：0.2μm，Z行程分辨率：1μm

樣品室可通入氦氣或氬氣

操作軟件：

中文軟件界面，包含NIST和ElementLIBS元素識別數(shù)據(jù)庫。可以輕松檢測和識別元素周期表上的元素并進(jìn)行信息標(biāo)記。軟件還同時(shí)具備如下功能：軟件可針對所有硬件部件（激光器，光譜儀，三維工作臺(tái)，氣路等）進(jìn)行指令操作，界面友好，操作直觀，使用簡單；內(nèi)置多種打樣方式選擇，包括單點(diǎn)，多點(diǎn)，直線，矩陣點(diǎn)等；具有自動(dòng)聚焦控制，可快速且方便的識別樣品；可對系統(tǒng)內(nèi)置的雙鏡頭（全景視野和放大視野）進(jìn)行控制；內(nèi)置PLS，PCR等多種定標(biāo)計(jì)算模型，可快速計(jì)算元素含量；內(nèi)置PCA，HCA等多種計(jì)算模型，可進(jìn)行元素分類分析及溯源；可進(jìn)行元素的分布（mapping）分析；對氣路進(jìn)行精準(zhǔn)控制；內(nèi)置txt, dat等多種數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換；內(nèi)置國內(nèi)多種常見土壤和植物標(biāo)準(zhǔn)曲線庫，方便用戶參考和調(diào)用。

數(shù)據(jù)處理中心：

專用四核CPU ，16GB內(nèi)存臺(tái)式電腦及27’顯示器

可選配件：

臺(tái)式壓片機(jī)，氦氣或氬氣