ENVIdata-Redox原位土壤pH&氧化還原監(jiān)測系統(tǒng)用于東北黃豆育種

監(jiān)測背景

通過對土壤pH值和氧化還原電位變化的監(jiān)測，可以準確了解土壤中很多物質如：氧、錳、鐵、氮、硫、碳等變價元素的含量變化，對黃豆種苗的生長與發(fā)育狀態(tài)做科學的分析。特別是錳元素的含量對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，實時動態(tài)的原位監(jiān)測土壤pH值和氧化還原電位變化對于錳離子含量的控制有關鍵性的幫助。培育出優(yōu)良的品種才能在東北土地上產出豐厚的回報。

系統(tǒng)布設

ENVIdata-Redox原位土壤pH&氧化還原監(jiān)測系統(tǒng)的土壤pH值傳感器及氧化還原傳感器布設在大田，直接測量土壤的pH值及氧化還原隨時間的變化，對土壤無擾動，無需采樣，省時、省力，解決了傳統(tǒng)實驗室方法耗時及數(shù)據(jù)不連續(xù)問題。

該系統(tǒng)通過Internet、無線GPRS傳輸數(shù)據(jù)至用戶電腦、云服務器，用戶無需到測點下載數(shù)據(jù)，只要能上網，可隨時查看系統(tǒng)運行情況、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)測系統(tǒng)在黃豆育種項目中的應用。
 

圖1 ENVIdata-Redox系統(tǒng)應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pH傳感器，3個氧化還原傳感器，1個參考電極，1個原廠數(shù)據(jù)采集器，一套ENVIdata-Redox系統(tǒng)，內含：DT80數(shù)據(jù)處理模塊，供電系統(tǒng)（太陽能板、蓄電池），無線GPRS遠傳模塊，電源控制模塊，一套鋁合金支架。現(xiàn)場布設狀況如下：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pH傳感器、3個氧化還原傳感器，均垂直埋設于地面。原廠數(shù)據(jù)采集器收集6個測量傳感器與1個參考電極數(shù)據(jù)后，通過一根電纜傳回ENVIdata-Redox系統(tǒng)（SDI12數(shù)字信號可以一根通訊線傳回7個傳感器數(shù)據(jù)）�？赏ㄟ^多種方式：無線GPRS遠傳、網線、現(xiàn)場USB、電腦采集等方式把數(shù)據(jù)采集下來，形成excel數(shù)據(jù)格式供用戶使用、研究。
 

 圖2 ENVIdata-Redox系統(tǒng)布設在測坑      

 

監(jiān)測數(shù)據(jù)
 

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

通過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三個測量點的數(shù)據(jù)同時變小，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)的同時也記錄下同一時間段三層PH傳感器的數(shù)值范圍以及變化規(guī)律，從8月24日起始，土壤的酸堿性開始變化。

圖4 ENVIdata-Redox氧化還原參數(shù)土壤PH變化曲線 

3、相關土壤濕度RH、溫度T、電導率ε等參數(shù)的變化曲線

通過對土壤濕度RH的數(shù)據(jù)采集，有助于分析RH值對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

​通過對土壤溫度T的數(shù)據(jù)采集，有助于分析適于黃豆種苗植株生長的土壤溫度，以及何種溫度下植株的生長率最好，營養(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

通過對土壤電導率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)，便于科研人員科學施肥，培育出優(yōu)良品種的作物種苗。

 

其他應用
 

ENVIdata-Redox土壤氧化還原系統(tǒng)的應用，對于廣大的農業(yè)、林業(yè)、環(huán)保、土壤修復等產業(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)所轄各類專業(yè)院所展開科研實施項目，包括領域有育種，林業(yè)育苗，土地保護等多項研究，地域包含東北、西北、西南、內蒙等先期省份，后期還會按計劃逐步擴展到祖國的各個地區(qū)，為中國的生態(tài)保護與研究貢獻一份力量。

圖6 澳作全國工程項目分布圖