監測背景

通過對土壤pH值和氧化還原電位變化的監測，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育狀態做科學的分析。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育，實時動態的原位監測土壤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。培育出優良的品種才能在東北土地上產出豐厚的回報。

系統布設

ENVIdata-Redox原位土壤pH&氧化還原監測系統的土壤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，解決了傳統實驗室方法耗時及數據不連續問題。

該系統通過Internet、無線GPRS傳輸數據至用戶電腦、云服務器，用戶無需到測點下載數據，只要能上網，可隨時查看系統運行情況、下載最新和歷史數據。

如下是ENVIdata-Redox原位土壤pH&氧化還原監測系統在黃豆育種項目中的應用。
 

圖1 ENVIdata-Redox系統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個原廠數據采集器，一套ENVIdata-Redox系統，內含：DT80數據處理模塊，供電系統（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。原廠數據采集器收集6個測量傳感器與1個參考電極數據后，通過一根電纜傳回ENVIdata-Redox系統（SDI12數字信號可以一根通訊線傳回7個傳感器數據）。可通過多種方式：無線GPRS遠傳、網線、現場USB、電腦采集等方式把數據采集下來，形成excel數據格式供用戶使用、研究。
 

 圖2 ENVIdata-Redox系統布設在測坑      

監測數據
 

1、氧化還原電位參數EH數據記錄準確、清楚，三層傳感器參數變化特征一致。

通過ENVIdata-Redox氧化還原系統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三個測量點的數據同時變小，向還原性方向變化。

 圖3 ENVIdata-Redox氧化還原參數土壤EH變化曲線

2、相關土壤PH值參數的變化曲線

ENVIdata-Redox氧化還原系統采集氧化還原電位EH參數的同時也記錄下同一時間段三層PH傳感器的數值范圍以及變化規律，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等參數的變化曲線

通過對土壤濕度RH的數據采集，有助于分析RH值對EH值、PH值的影響變化規律，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氧化還原參數土壤RH變化曲線

​通過對土壤溫度T的數據采集，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，營養吸收最好，抗病性最好。

圖6 ENVIdata-Redox氧化還原系統參數土壤T變化曲線

通過對土壤電導率ε的數據采集，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化參數，便于科研人員科學施肥，培育出優良品種的作物種苗。

其他應用
 

ENVIdata-Redox土壤氧化還原系統的應用，對于廣大的農業、林業、環保、土壤修復等產業具有增效創收的雙重作用，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、森林生態等行業的發展更快一步。目前，北京澳作生態儀器有限公司已與中科院系統所轄各類專業院所展開科研實施項目，包括領域有育種，林業育苗，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，為中國的生態保護與研究貢獻一份力量。

圖6 澳作全國工程項目分布圖