土壤养分快速分析仪研制

摘要

现代农业的一个重要领域是"精准农业",是对农业所涉及的对象、过程,进行精确设计、控制和实现,改变过去农业"粗放"状态,提升农业的生产效能,是我国农业领域的重要研究方向。土壤作为农业生态环境的重要要素和诸多生态环境问题的集中体现者,其营养成分的检测是非常重要的。农田土壤的营养成分(如有机质、总氮)快速分析技术是精准农业的关键技术之一,也是构建我国土壤实时检测网络系统的一种有效手段.rn 本文首先介绍利用近红外光谱分析土壤养分具有方便快速的优点，国外仪器多属于通用光谱仪器，价格昂贵，没有专属模型.因此，研制国内专用的土壤养分快速分析近红外光谱仪具有较大的实用价值和广阔的应用前景.rn 然后说明了为研制结构简单、低成本的土壤养分快速近红外光谱分析仪，项目组提出了“准连续光谱”概念.用国外进口某品牌高档光谱仪器测定土壤的近红外连续光谱，分辨率设定为1Onm，波长范围为800~2500nm,在室温(26士1)℃下采集85份东北土壤样品的光谱.采用相关系数法与连续投影算法相结合的组合算法进行“准连续光谱”的特征波长优选.首先采用相关系数谱得到与待测组分相关性较强的区域，减小光谱范围，有利于消除冗余信息的干扰，使连续投影算法优选的波长更具有代表性。然后在高相关系数谱区采用连续投影算法对土壤总氮和有机质进行波长优选，最终优选出9个波长.根据土壤有机质、总氮等成分的近红外光谱特征，确定了以千涉滤光片为分光、准双光路技术、锁相放大技术为特点的光谱仪设计方案，设计光谱仪光学系统、机械系统和电子学系统.研制出1台滤光片分光型土壤养分专用近红外光谱分析仪样机，经测试该仪器的信噪比优于5000:1.