本發(fā)明涉及一種原位土壤處理技術(shù)，具體為一種基于原位土壤取樣標(biāo)定器的水、鹽、養(yǎng)解析與校正方法。

背景技術(shù)：

1、非接觸式電容場傳感器在農(nóng)業(yè)原位監(jiān)測中應(yīng)用越來越廣泛，隨著該類傳感器的技術(shù)發(fā)展已不是單一對土壤水分進(jìn)行測定，也可對土壤鹽分、養(yǎng)分等進(jìn)行測定，同時對于測量精確度要求也越來越高。

2、名稱為“一種基于介電譜的土壤原位養(yǎng)分速測方法”、專利號為zl201611209179.7以及名稱為“一種基于土壤質(zhì)地的非接觸水鹽傳感器及其測試方法”、專利號為zl201610244211.9的中國發(fā)明專利，在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)如下技術(shù)問題：

3、1.在土壤水分、鹽分解析與校正過程，非接觸式電容場傳感器的標(biāo)定一般采用通用曲線，或根據(jù)不同土壤類型生成其校正曲線，再根據(jù)設(shè)備所處土壤類型，去選擇通用曲線或調(diào)整其他校正曲線。由于不同地塊土壤即使地理環(huán)境接近，其由上至下的土壤分布也會略有不同，或差異很大，這種差異就使得在電容場傳感器在實(shí)際應(yīng)用時誤差較大；

4、2.在土壤養(yǎng)分解析與校正過程，采用非接觸式電容場傳感器實(shí)現(xiàn)，缺少能完全模擬傳感器能量范圍的采樣裝置，在生成與次標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行不同梯度下的曲線轉(zhuǎn)換時也沒有專用的采集裝置，難以實(shí)現(xiàn)原位土壤水、鹽、養(yǎng)解析與校正。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中缺少能完全模擬傳感器能量范圍的采樣裝置，在進(jìn)行不同梯度下的曲線轉(zhuǎn)換時沒有專用的采集裝置、難以實(shí)現(xiàn)原位土壤的水、鹽、養(yǎng)解析與校正等不足，本發(fā)明提出一種基于原位土壤取樣標(biāo)定器的水、鹽、養(yǎng)解析與校正方法。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

3、本發(fā)明提供一種基于原位土壤取樣標(biāo)定器的水、鹽、養(yǎng)解析與校正方法，包括以下步驟：

4、1）在原位土壤水分解析與校正過程中，通過原位土壤取樣標(biāo)定器得到原位土樣，同時取得原位土壤取樣標(biāo)定器周邊的散狀土樣；

5、2）通過散狀土樣獲取土樣信息數(shù)據(jù)；

6、3）根據(jù)土樣信息數(shù)據(jù)中的初始質(zhì)量含水量，通過梯度設(shè)定、頻率數(shù)據(jù)采集對原位土樣進(jìn)行標(biāo)定，擬合生成水分校正曲線；

7、4）在原位土壤鹽分解析與校正過程中，采用步驟1）的方式進(jìn)行多組取樣，每組土樣包括原位土樣和散狀土樣；

8、5）針對不同組土樣分別對應(yīng)一個鹽分梯度進(jìn)行標(biāo)定處理，對多組土樣的不同鹽分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計，擬合生成鹽分校正曲線；

9、6）在原位土壤養(yǎng)分解析與校正過程中，利用多個原位土壤取樣標(biāo)定器模擬現(xiàn)場環(huán)境；

10、7）利用養(yǎng)分傳感器對不同原位土壤取樣標(biāo)定器中的模擬物進(jìn)行標(biāo)定處理，得到養(yǎng)分一次校正曲線。

11、原位土壤養(yǎng)分解析與校正過程還包括以下步驟：

12、8）進(jìn)行田間散狀土樣采集，在實(shí)驗(yàn)室對散狀土樣進(jìn)行硝態(tài)氮含量、質(zhì)量含水量以及土樣容重測定；

13、9）將在田間實(shí)際采集的原位土壤數(shù)據(jù)與步驟8）中在實(shí)驗(yàn)室測定的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，擬合生成養(yǎng)分二次校正曲線，完成養(yǎng)分傳感器的田間校正。

14、步驟1）~2）具體為：

15、確定原位土壤取樣標(biāo)定器的取樣位置，是以安裝于田間的水鹽傳感器為中心，向外輻射半徑在20cm至200cm之間；

16、在與水鹽傳感器檢測深度相同的位置上，剝離覆蓋的土壤，將安裝有大環(huán)刀、小環(huán)刀的原位土壤取樣標(biāo)定器環(huán)刀端向下，通過壓入裝置垂直于土面壓入土壤中，直到原位土壤取樣標(biāo)定器的位置指示線與土面重合；

17、將原位土壤取樣標(biāo)定器從土壤中挖出，卸掉大環(huán)刀、小環(huán)刀后進(jìn)行抹平處理，使原位土壤取樣標(biāo)定器內(nèi)土樣與原位土壤取樣標(biāo)定器外沿平齊；

18、取散狀土樣置于鋁盒中進(jìn)行稱重、烘干、再稱重，計算得到土樣信息數(shù)據(jù)。

19、步驟3）中梯度設(shè)定是對原位土樣進(jìn)行質(zhì)量含水量梯度處理，當(dāng)初始質(zhì)量含水量大于等于0、小于等于60%田間持水量時采用正加入法；當(dāng)初始質(zhì)量含水量大于田間持水量時采用負(fù)加入法；當(dāng)初始質(zhì)量含水量大于60%田間持水量、小于等于田間持水量時采用混合法；

20、采用正加入法時，將加水輔助組件中杯環(huán)的薄壁插接在原位土壤取樣標(biāo)定器的外筒上，插接后杯環(huán)的厚壁內(nèi)側(cè)與外筒內(nèi)側(cè)平齊，通過設(shè)于薄壁與厚壁間的第一環(huán)形槽中的密封件進(jìn)行密封；將加水輔助組件中的封堵置于原位土壤取樣標(biāo)定器的內(nèi)筒中，通過封堵的第二環(huán)形槽中的密封件進(jìn)行密封；

21、上述操作完成后按設(shè)定的不同梯度的質(zhì)量含水量向原位土樣中加入蒸餾水，計算每個梯度下原位土樣的質(zhì)量含水量直到達(dá)到飽和；利用測得的數(shù)據(jù)點(diǎn)生成水分校正曲線。

22、步驟5）具體為：

23、通過水鹽傳感器對原位土壤取樣標(biāo)定器內(nèi)的原位土樣進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，計算出體積鹽離子含量vsic，并記錄對應(yīng)的鹽分ec值，保存vsic值和鹽分ec值的初始數(shù)據(jù)點(diǎn)；

24、取樣，數(shù)量≥6組，所有組的鹽分ec值如有梯度，則直接進(jìn)行測試實(shí)驗(yàn)；當(dāng)所有組鹽分ec值均一無梯度時，根據(jù)原位土樣鹽分ec值的初始數(shù)據(jù)，分別向各組原位土樣內(nèi)加入對應(yīng)濃度的鹽溶液；

25、用水鹽傳感器對加入不同濃度鹽溶液后的原位土樣分別進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，計算出vsic值；

26、將vsic值與對應(yīng)的鹽分ec值形成數(shù)據(jù)點(diǎn)，生成鹽分校正曲線。

27、步驟6）~7）具體為：

28、在原位土壤養(yǎng)分解析與校正過程中，制備多個標(biāo)準(zhǔn)柱，即向多個原位土壤取樣標(biāo)定器的外筒與內(nèi)筒之間的夾層中裝入次標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，該次標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)與田間使用的次標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)材質(zhì)配比相同，以模擬現(xiàn)場環(huán)境；

29、進(jìn)行初步標(biāo)定，向不同標(biāo)定器內(nèi)次標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)加入水，分別形成5%、10%、15%、20%、25%、30%的質(zhì)量含水量，靜置規(guī)定時間；

30、用養(yǎng)分傳感器測量次標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)頻率值，同時測量空氣及純水的頻率值；

31、利用空氣、純水及各質(zhì)量含水量梯度頻率值作為基礎(chǔ)數(shù)值參與介電函數(shù)頻率尺度索引特征fsic計算，生成養(yǎng)分一次校正曲線；

32、?；

33、其中，f土壤為土壤的頻率值，f純水為純水的頻率值，f空氣為空氣的頻率值。

34、步驟8）進(jìn)行田間散狀土樣采集具體為：

35、取樣橫向位置：分別在以養(yǎng)分傳感器為中心向外輻射半徑1.0m內(nèi)區(qū)域，隨機(jī)選取3~5個點(diǎn)進(jìn)行取樣；

36、取樣縱向位置：縱向深度應(yīng)與養(yǎng)分傳感器感應(yīng)范圍相一致。

37、所述原位土壤取樣標(biāo)定器主體為軸向同心設(shè)置的雙層筒結(jié)構(gòu)，雙層筒結(jié)構(gòu)軸向一端為開口形式，另一端層間底部為設(shè)有通孔的環(huán)形底；雙層筒的內(nèi)筒底部敞口，外筒表面設(shè)有位置指示線。

38、所述原位土壤取樣標(biāo)定器還具有環(huán)刀組件，包括分體設(shè)置的大環(huán)刀和小環(huán)刀，其中大環(huán)刀以可拆分方式安裝于外筒上沿，小環(huán)刀以可拆分方式安裝于內(nèi)筒上沿；大環(huán)刀內(nèi)壁與外筒內(nèi)壁形成直筒狀，大環(huán)刀外壁上沿具有錐臺面；小環(huán)刀外壁與內(nèi)筒外壁形成直筒狀；小環(huán)刀內(nèi)壁上沿具有錐臺面。

39、所述原位土壤取樣標(biāo)定器還具有加水輔助組件，包括分體設(shè)置的杯環(huán)和封堵，其中杯環(huán)以可拆分方式安裝于外筒上沿，封堵以可拆分方式插裝于內(nèi)筒上部；杯環(huán)包括一體連接的薄壁和厚壁兩部分，二者間設(shè)有用于設(shè)置密封件的第一環(huán)形槽；封堵的上部為第一手柄，下部變徑后形成圓柱形堵與內(nèi)筒內(nèi)側(cè)配合，變徑位置設(shè)有用于設(shè)置密封件的第二環(huán)形槽。

40、本發(fā)明具有以下有益效果及優(yōu)點(diǎn)：

41、1.應(yīng)用本發(fā)明方法在生成土壤水分校正曲線、鹽分校正曲線時，由于采用新設(shè)計的原位土壤取樣標(biāo)定器，可取到原位土樣，且不破壞土壤結(jié)構(gòu)，根據(jù)水鹽傳感器所處的真實(shí)環(huán)境擬合生成水鹽傳感器的校正曲線，提高水鹽傳感器的測量精度；

42、2.本發(fā)明中原位土壤取樣標(biāo)定器的頻場感應(yīng)范圍半徑與水鹽傳感器以及養(yǎng)分傳感器的感應(yīng)范圍匹配，可以更加準(zhǔn)確有效的對水鹽傳感器進(jìn)行標(biāo)定，實(shí)操性強(qiáng)，使得采集數(shù)據(jù)過程標(biāo)準(zhǔn)化；

43、3.本發(fā)明基于原位土壤取樣標(biāo)定器實(shí)現(xiàn)了原位土壤水分、鹽分、養(yǎng)分多要素指標(biāo)的傳感器的校正，提高了水鹽傳感器和養(yǎng)分傳感器的測量精度。