[发明专利]一种土壤总含钾量检测装置以及方法

说明书

技术领域

本发明涉及土壤检测领域，具体涉及一种土壤总含钾量检测装置以及方法。

背景技术

钾是植物生长发育所必需的营养元素，土壤总含钾量是鉴别土壤肥力的重要指标。

植物以离子态(K⁺)从土壤中吸收钾，钾为植物生长所必需，但其在植物中的确切功能尚不清楚，与氮和磷不同，钾在植物中并不形成有机化合物，其主要功能与植物新陈代谢有关。

钾对光合作用和呼吸作用十分重要，缺钾使光合作用减弱，植物的呼吸强度逐渐增高，这两种缺钾造成的影响使光合减弱，呼吸增加，进而使植物的碳水化合物供应减少。钾的其它功能包括：钾是蛋白质合成所必须的；钾对碳水化合物的分解过程很重要，该过程提供植物生长的能源；钾帮助控制离子平衡；钾在重金属转移(如铁)中起重要作用；钾帮助植物克服病害的影响；钾在果实形成中很重要；钾改善耐寒性；钾参与激活60多种调节主要植物生长反应速率的酶系统。

土壤中的钾主要可分为以下几种类型：

1)矿物结构钾：这是土壤中钾的主要存在形态，其含量占土壤总含钾量的98％左右，主要存在于铝硅酸盐，如长石、云母等矿物中，这些钾一般不溶于水，也不能被溶液中的阳离子所代替，作物不能直接吸收利用，所以又叫无效钾。

2)非交换态钾(难交换态钾)：主要指层状硅酸盐矿物层间和颗粒边缘的那一部分钾，它是速效钾的贮备，能逐渐转化为被植物吸收利用的速效钾，所以叫缓效钾。这种钾一般用1mol/LHNO₃提取(或0.5mol/LHCl)，提取的钾量与作物的吸钾量有良好的相关性。由于易转变为速效钾，所以常把缓效钾作为土壤钾素供应潜力的指标。

3)水溶性及交换性钾：这两种形态的钾统称速效钾，其中水溶性钾很少，交换性钾可占速效钾总量的95％以上。

申请号为200910058851.0的发明公开了一种石灰性土壤缓效钾含量检测浸提方法，包括如下步骤：1.称取通过1mm筛孔的风干土样2.5g于大试管中；2.向大试管中滴入一滴植物油，再加入1mol·L^-1HNO₃25mL；3.将大试管同时置于铁丝笼中，放入160℃油浴锅内加热煮沸11min，趁热过滤于100mL容量瓶中，用HNO₃溶液洗涤土壤和试管4次，每次用15mL，冷却后定容；4.在原子分光光度计直接测定。

测量土壤的总钾含量是了解土壤肥力的重要途径，获取土壤总钾含量信息对于农业和环境等方面的研究很有意义。现有技术中测量总含钾量方法采用以火焰光度计测定钾，测量过程费时、费力、耗材成本高，且中间过程容易产生化学污染。

因此，需要提供一种能够快速、准确地检测土壤中总钾含量的方法。

发明内容

本发明提供了一种土壤总含钾量检测方法，操作简单，能够快速准确地实现土壤样品中总含钾量的检测。

一种土壤总含钾量检测装置，包括：

用于放置土壤样品的暗箱；

用于向暗箱中的土壤样品发射检测光的光照模块；

用于接收土壤样品反射光的光谱采集模块；

用于接收并处理来自所述光谱采集模块的信号的光谱处理模块；

所述光照模块包括在光路上依次布置的LED点光源阵列、反射盖、第一聚焦透镜、第二聚焦透镜以及输出光纤，所述LED点光源阵列包括460nm、540nm、600nm、620nm、700nm、740nm、900nm和1050nm的LED点光源各一盏，所有LED点光源呈圆环形排列且均匀分布。

土壤样品置于所述暗箱中，所述光照模块向暗箱中的土壤样品发射特定波长的检测光，所述光谱采集模块采集不同波长处土壤样品的反射光，所述光谱处理模块接收所述的反射光，提取不同波长的反射光的反射率，利用式Y＝6183X₁-11890X₂+8714X₃-1743X₄+210X₅-1282X₆+469.8X₇-407.1X₈+96.5计算得到土壤样品总含钾量。

土壤样品置于所述暗箱内，隔离外界光线，避免外界光线对土壤样品反射光的采集形成干扰，提高土壤样品总含钾量检测结果的准确性。

所述LED点光源发出特定波长的光，经反射盖反射后，由第一聚焦透镜变为平行光，该平行光经第二聚焦透镜聚焦后，进入输出光纤，由输出光纤传递至暗箱中所述土壤样品的上方。