監(jiān)測(cè)背景

通過(guò)對(duì)土壤pH值和氧化還原電位變化的監(jiān)測(cè)，可以準(zhǔn)確了解土壤中很多物質(zhì)如：氧、錳、鐵、氮、硫、碳等變價(jià)元素的含量變化，對(duì)黃豆種苗的生長(zhǎng)與發(fā)育狀態(tài)做科學(xué)的分析。特別是錳元素的含量對(duì)黃豆育苗有重大的意義，高錳和缺錳脅迫都不利于種苗發(fā)育，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的原位監(jiān)測(cè)土壤pH值和氧化還原電位變化對(duì)于錳離子含量的控制有關(guān)鍵性的幫助。培育出優(yōu)良的品種才能在東北土地上產(chǎn)出豐厚的回報(bào)。

系統(tǒng)布設(shè)

ENVIdata-Redox原位土壤pH&氧化還原監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的土壤pH值傳感器及氧化還原傳感器布設(shè)在大田，直接測(cè)量土壤的pH值及氧化還原隨時(shí)間的變化，對(duì)土壤無(wú)擾動(dòng)，無(wú)需采樣，省時(shí)、省力，解決了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室方法耗時(shí)及數(shù)據(jù)不連續(xù)問(wèn)題。

該系統(tǒng)通過(guò)Internet、無(wú)線GPRS傳輸數(shù)據(jù)至用戶電腦、云服務(wù)器，用戶無(wú)需到測(cè)點(diǎn)下載數(shù)據(jù)，只要能上網(wǎng)，可隨時(shí)查看系統(tǒng)運(yùn)行情況、下載最新和歷史數(shù)據(jù)。

如下是ENVIdata-Redox原位土壤pH&氧化還原監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在黃豆育種項(xiàng)目中的應(yīng)用。
 

圖1 ENVIdata-Redox系統(tǒng)應(yīng)用在東北地理所黃豆育種    

 
ENVIdata-Redox 配置了 土壤pH傳感器及土壤氧化還原傳感器、參考電極。

此系統(tǒng)配置3個(gè)pH傳感器，3個(gè)氧化還原傳感器，1個(gè)參考電極，1個(gè)原廠數(shù)據(jù)采集器，一套ENVIdata-Redox系統(tǒng)，內(nèi)含：DT80數(shù)據(jù)處理模塊，供電系統(tǒng)（太陽(yáng)能板、蓄電池），無(wú)線GPRS遠(yuǎn)傳模塊，電源控制模塊，一套鋁合金支架。現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)狀況如下：以參考電極為中心，1米距離為半徑的圓周上均勻布控3個(gè)pH傳感器、3個(gè)氧化還原傳感器，均垂直埋設(shè)于地面。原廠數(shù)據(jù)采集器收集6個(gè)測(cè)量傳感器與1個(gè)參考電極數(shù)據(jù)后，通過(guò)一根電纜傳回ENVIdata-Redox系統(tǒng)（SDI12數(shù)字信號(hào)可以一根通訊線傳回7個(gè)傳感器數(shù)據(jù)）。可通過(guò)多種方式：無(wú)線GPRS遠(yuǎn)傳、網(wǎng)線、現(xiàn)場(chǎng)USB、電腦采集等方式把數(shù)據(jù)采集下來(lái)，形成excel數(shù)據(jù)格式供用戶使用、研究。
 

 圖2 ENVIdata-Redox系統(tǒng)布設(shè)在測(cè)坑      

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)
 

1、氧化還原電位參數(shù)EH數(shù)據(jù)記錄準(zhǔn)確、清楚，三層傳感器參數(shù)變化特征一致。

通過(guò)ENVIdata-Redox氧化還原系統(tǒng)采集的培育黃豆種苗土壤的氧化還原電位（EH）的變化曲線準(zhǔn)確、清楚的反映出2020/08/01至2020/08/31期間的變化情況。在8月24日起始，土壤的氧化還原電位Eh三個(gè)測(cè)量點(diǎn)的數(shù)據(jù)同時(shí)變小，向還原性方向變化。

 圖3 ENVIdata-Redox氧化還原參數(shù)土壤EH變化曲線

2、相關(guān)土壤PH值參數(shù)的變化曲線

ENVIdata-Redox氧化還原系統(tǒng)采集氧化還原電位EH參數(shù)的同時(shí)也記錄下同一時(shí)間段三層PH傳感器的數(shù)值范圍以及變化規(guī)律，從8月24日起始，土壤的酸堿性開(kāi)始變化。

圖4 ENVIdata-Redox氧化還原參數(shù)土壤PH變化曲線 

3、相關(guān)土壤濕度RH、溫度T、電導(dǎo)率ε等參數(shù)的變化曲線

通過(guò)對(duì)土壤濕度RH的數(shù)據(jù)采集，有助于分析RH值對(duì)EH值、PH值的影響變化規(guī)律，幫助研究人員了解黃豆種苗最適宜的土壤濕度RH值。從8月24日起始，土壤的濕度明顯增加。

圖5 ENVIdata-Redox氧化還原參數(shù)土壤RH變化曲線

​通過(guò)對(duì)土壤溫度T的數(shù)據(jù)采集，有助于分析適于黃豆種苗植株生長(zhǎng)的土壤溫度，以及何種溫度下植株的生長(zhǎng)率最好，營(yíng)養(yǎng)吸收最好，抗病性最好。

圖6 ENVIdata-Redox氧化還原系統(tǒng)參數(shù)土壤T變化曲線

通過(guò)對(duì)土壤電導(dǎo)率ε的數(shù)據(jù)采集，有助于分析土壤中鹽分的含量，幫助研究黃豆種苗施肥管理的優(yōu)化參數(shù)，便于科研人員科學(xué)施肥，培育出優(yōu)良品種的作物種苗。

其他應(yīng)用
 

ENVIdata-Redox土壤氧化還原系統(tǒng)的應(yīng)用，對(duì)于廣大的農(nóng)業(yè)、林業(yè)、環(huán)保、土壤修復(fù)等產(chǎn)業(yè)具有增效創(chuàng)收的雙重作用，為廣大的科研人員提供方便、快捷的研究方案，促使我國(guó)的育種、土壤利用、森林生態(tài)等行業(yè)的發(fā)展更快一步。目前，北京澳作生態(tài)儀器有限公司已與中科院系統(tǒng)所轄各類(lèi)專業(yè)院所展開(kāi)科研實(shí)施項(xiàng)目，包括領(lǐng)域有育種，林業(yè)育苗，土地保護(hù)等多項(xiàng)研究，地域包含東北、西北、西南、內(nèi)蒙等先期省份，后期還會(huì)按計(jì)劃逐步擴(kuò)展到祖國(guó)的各個(gè)地區(qū)，為中國(guó)的生態(tài)保護(hù)與研究貢獻(xiàn)一份力量。

圖6 澳作全國(guó)工程項(xiàng)目分布圖