在生態(tài)科研領(lǐng)域,野外原位測定非常重要,現(xiàn)場測定結(jié)果與實驗室測量的結(jié)果會有較大差異(空間異質(zhì)性)。但是,現(xiàn)場測定的難度比較大,受困于先進的現(xiàn)場測量技術(shù)。
原位的土壤理化性質(zhì)調(diào)查,一臺便攜式的探針式速測儀是必須的。用戶常關(guān)注水分/濕度、溫度、電導(dǎo)率/鹽分、pH、ORP等指標(biāo)。 現(xiàn)在這類設(shè)備也很多,本文要討論的是EC(電導(dǎo)率)、pH(酸堿度)和ORP(氧化還原電位)這3個指標(biāo)的現(xiàn)場測量。
EC測量:單位μS/cm
先說EC的測量,大多數(shù)農(nóng)業(yè)種植場景需要的是ECe(飽和泥漿提取液的電導(dǎo)率),而土壤科研傳感器測量的是ECb(體積電導(dǎo)率bulk Electrical Conductivity)和ECp(孔隙水電導(dǎo)率Pore Water Electrical Conductivity)。
這種野外便攜式測量大多得到的是ECe,也能和實驗室電導(dǎo)率計數(shù)據(jù)匹配,符合國際標(biāo)準(zhǔn)。常見的品牌如意大利HANNA、日本堀場Horriba、Spectrum、三信等。
相對于其它2個指標(biāo),土壤原位EC計可選品牌多,數(shù)據(jù)也比較準(zhǔn)確。部分儀器(如Spectrum 2266FS)內(nèi)置數(shù)據(jù)換算公式,可以在測量EC同時,換算得到TDS(溶解性總固體,單位mg/L或ppm)和鹽度(單位ppt)。

PH測量
PH酸堿度,也是重要的土壤指標(biāo),比如種植藍(lán)莓,必須在強酸性土壤中才能健康生長,最適宜的pH值范圍是4.0到5.5。原位測量土壤PH,一般是電位法,有個痛點,就是現(xiàn)有大多數(shù)PH電極是玻璃的,不耐用。

歐洲的Sentron品牌采用了ISFET(離子敏感場效應(yīng)晶體管)技術(shù),替代原先玻璃電極,更耐用。并且不需要浸泡在電極保護液中保存,使用更加方便。
適宜的土壤PH環(huán)境可以利于植物根系吸收營養(yǎng)元素,促進生長發(fā)育。當(dāng)下的科研方向中,鹽堿地的治理和利用是非常重要課題。所以,一臺合適的土壤PH計是需要的。
ORP測量:單位mV
最后,氧化還原電位,用ORP或者Eh表示,它表征的是介質(zhì)氧化性或還原性的相對程度。常規(guī)方法是用鉑電極和參比電極直接插入介質(zhì)中來測量。
ORP可以指示土壤的通氣狀況和重金屬活性,影響土壤養(yǎng)分有效性和溫室氣體排放。近年來,關(guān)注ORP的客戶越來越多,但是國內(nèi)和國際上適合野外原位測量此指標(biāo)的設(shè)備很少。早期,國內(nèi)中科院南京土壤所有研制國產(chǎn)化的土壤原位ORP測量儀,經(jīng)過不斷的迭代,現(xiàn)在新款FJA-6也做到了很好的精度(小于10mV)。

新型 “ 四合一 "
2024年,在原有PH400/PH600的基礎(chǔ)上,Spectrum公司推出了新型的四合一土壤原位速測儀,即同時測量EC、PH、OPR和溫度。一臺儀器,三臺的功能,價格還不貴,可以稱得上是“戰(zhàn)斗雞"

升級亮點——從原先的有線連接讀數(shù)表更換到無線藍(lán)牙傳輸模塊,免費的手機APP查看數(shù)據(jù)。無線傳輸已是便攜式速測設(shè)備的主流了,所以廠家這個升級順應(yīng)了潮流。這個升級不僅降低了成本,還減小了尺寸重量,增加了便攜性。

此外,新版采用無線充電,更低功耗(滿電可以使用2-3周),APP最多支持6個主機無線連接控制。設(shè)備前段探針長度在13cm左右,可以更換,如果探針到了使用壽命,不用再買整套,只需購置探針即可。探針分鈍頭和尖頭2種,原位土壤測定大多用尖頭,溶液等其他介質(zhì)可以選鈍頭。

最后,這些野外原位測量的儀器,在探針插入土壤之前,建議用螺絲刀或者配套的打孔棒進行預(yù)打孔處理,以免損傷探頭。土壤不能太干,如果濕度很低,建議用去離子水打濕下,這樣測量結(jié)果更好