良田沃土，方能育出豐登五谷。19日，記者從北京市農林科學(xué)院獲悉，由該院自主研制、具有自主知識產(chǎn)權的快速精準低成本土壤現場(chǎng)監測傳感器“知土”已研制成功并投入使用，實(shí)現38個(gè)土壤指標的精確測量，將原需數周的實(shí)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業(yè)研究示范基地內，“知土”已經(jīng)上崗，成為種植專(zhuān)家們的“軍師”。從農田里取來(lái)一杯土，放進(jìn)地頭的一臺儀器內，等待幾分鐘后，氮、磷、鉀、水、硒、鎂、鈣、鐵等含量的數據呈現在眼前。“在農業(yè)生產(chǎn)中，因為無(wú)法對土壤的各項指標進(jìn)行即時(shí)的監測，導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(huì )對產(chǎn)量、品質(zhì)有影響，但用多了，會(huì )產(chǎn)生食品安全隱患和地表水污染的風(fēng)險。”北京市農林科學(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(gè)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(shí)現精準施肥。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(yíng)養的各類(lèi)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(shí)驗室測試，通過(guò)添加化學(xué)試劑等方式來(lái)分析出具體含量。不僅成本較高，還需要數天乃至數周的土壤檢測周期。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(shí)現檢測。“目前國際上的其他國家仍停留在實(shí)驗室檢測階段，我們的設備是全球首臺。”董大明透露，這一想法最早來(lái)自于火星探測器。

　　火星探測活動(dòng)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(lái)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，再用一道激光將其氣化，從而實(shí)現土壤各項指標的快速分析。”董大明說(shuō)，團隊從2011年啟動(dòng)項目，歷經(jīng)10余年的研發(fā)與迭代升級，最終實(shí)現了技術(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(zhuān)利、2項國際專(zhuān)利保護，70%器件實(shí)現了國產(chǎn)化。”董大明說(shuō)，在尖端儀器領(lǐng)域歐美發(fā)展在先，但近年來(lái)國產(chǎn)激光器市場(chǎng)發(fā)展迅猛，技術(shù)水平達到一線(xiàn)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。“‘知土’最核心的部件是激光器。用作檢測用途的激光器對穩定性要求很高，每一次獨立出光的數值必須穩定，這個(gè)是非常關(guān)鍵的指標。我們目前使用的國產(chǎn)激光器，在實(shí)驗中發(fā)射了上萬(wàn)次的激光，表現優(yōu)異，性能穩定。”

　　目前，“知土”已更新至第二代，在農業(yè)精準作業(yè)、土壤普查、“測土配方”施肥中具有重要的應用前景，有望對農業(yè)生產(chǎn)方式產(chǎn)生革命性影響。“知土”目前已完成2000余個(gè)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據平臺。下一步，市農林科學(xué)院將進(jìn)一步開(kāi)展普及推廣，推進(jìn)農業(yè)科技現代化，實(shí)現科技賦能農業(yè)。