良田沃土，方能育出豐登五谷。19日，記者從北京市農(nóng)林科學(xué)院獲悉，由該院自主研制、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的快速精準低成本土壤現(xiàn)場監(jiān)測傳感器“知土”已研制成功并投入使用，實現(xiàn)38個土壤指標的精確測量，將原需數(shù)周的實驗室檢測周期縮短到了田間10分鐘，這一技術(shù)領(lǐng)跑全球。

　　在北京小湯山國家精準農(nóng)業(yè)研究示范基地內(nèi)，“知土”已經(jīng)上崗，成為種植專家們的“軍師”。從農(nóng)田里取來一杯土，放進地頭的一臺儀器內(nèi)，等待幾分鐘后，氮、磷、鉀、水、硒、鎂、鈣、鐵等含量的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)在眼前。“在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，因為無法對土壤的各項指標進行即時的監(jiān)測，導(dǎo)致對土壤施肥不夠精確，要么是用多了，要么是不夠。肥力欠缺會對產(chǎn)量、品質(zhì)有影響，但用多了，會產(chǎn)生食品安全隱患和地表水污染的風(fēng)險。”北京市農(nóng)林科學(xué)院智能裝備技術(shù)研究中心趙春江院士團隊的技術(shù)人員董大明介紹，“知土”可以一次性檢測38個指標，首先是各種形態(tài)的氮磷鉀，能夠了解土壤的肥力情況，實現(xiàn)精準施肥。其次是重金屬指標，關(guān)乎食品安全。此外還有關(guān)乎食品營養(yǎng)的各類微量元素。

　　此前，要想獲取土壤的這些指標，需要將土壤樣本拿到實驗室測試，通過添加化學(xué)試劑等方式來分析出具體含量。不僅成本較高，還需要數(shù)天乃至數(shù)周的土壤檢測周期。如今只需要10分鐘，且不受地形條件限制，就能方便地在田間地頭實現(xiàn)檢測。“目前國際上的其他國家仍停留在實驗室檢測階段，我們的設(shè)備是全球首臺。”董大明透露，這一想法最早來自于火星探測器。

　　火星探測活動中有一項技術(shù)，利用超強激光束將巖石氣化，從而獲取足夠有用的信息來分析巖石的組成以及是否含有機物等。“我們的技術(shù)原理與之相似，將土壤放到測試艙內(nèi)，再用一道激光將其氣化，從而實現(xiàn)土壤各項指標的快速分析。”董大明說，團隊從2011年啟動項目，歷經(jīng)10余年的研發(fā)與迭代升級，最終實現(xiàn)了技術(shù)突破。

　　“‘知土’的核心技術(shù)完全自主，受到12項國家發(fā)明專利、2項國際專利保護，70%器件實現(xiàn)了國產(chǎn)化。”董大明說，在尖端儀器領(lǐng)域歐美發(fā)展在先，但近年來國產(chǎn)激光器市場發(fā)展迅猛，技術(shù)水平達到一線水準，且成本優(yōu)勢巨大，為“知土”核心部件的國產(chǎn)化奠定了基礎(chǔ)。“‘知土’最核心的部件是激光器。用作檢測用途的激光器對穩(wěn)定性要求很高，每一次獨立出光的數(shù)值必須穩(wěn)定，這個是非常關(guān)鍵的指標。我們目前使用的國產(chǎn)激光器，在實驗中發(fā)射了上萬次的激光，表現(xiàn)優(yōu)異，性能穩(wěn)定。”

　　目前，“知土”已更新至第二代，在農(nóng)業(yè)精準作業(yè)、土壤普查、“測土配方”施肥中具有重要的應(yīng)用前景，有望對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式產(chǎn)生革命性影響。“知土”目前已完成2000余個土壤樣品測試工作，大大提升了土壤檢測的工作效率，初步建立了土壤大數(shù)據(jù)平臺。下一步，市農(nóng)林科學(xué)院將進一步開展普及推廣，推進農(nóng)業(yè)科技現(xiàn)代化，實現(xiàn)科技賦能農(nóng)業(yè)。