关键词：土壤检测；传感器；技术；发展
中图分类号：TD167 文献标识码：A
0 引言
土壤是最为重要的一种自然资源，它是农业生产得以进行的关键所在，同时也是人们赖以生存的物质基础。就土壤性态监测来看，根据其监测内容及方法的不同，可以将其分为土壤性态空间变化监测及定位土壤性态动态监测，其中，前者主要是获取同一时期中土壤性态的空间信息，而后者则是了解某特定区域当中的土壤质量随时间所出现的变化。在以往，土壤检测大都是通过地面调查、取样、实验室化学分析来实现的，如我国的耕地地力调查、土壤环境质量调查等，都是对这种方法的运用 [1]。
1定位观察土壤传感器技术的发展现状
2.1土壤检测传感器分类
就土壤来看，其体系非常复杂，无论是在农业生产过程中还是在环境监测过程中，基本都会涉及到对各种性状所进行的检测。一般情况下，可以将土壤性状分层三种，即物理性状、化学性状以及生物学性状，对应的，土壤检测传感器也有物理、化学以及生物三类。其中，通过物理传感器来对土壤进行检测，可以感知到被测对象物理参数所出现的变化；通过化学传感器来对土壤进行检测，可以感知到被测对象元素离子所出现的变化，例如pH电极等；生物类的传感器主要基于生物电化学理论，通过此类传感器来检测土壤，可以感知到生物信息所出现的变化，例如酶传感器等。
2.2土壤水分检测传感器技术
就土壤水分检测的传感器技术研究来看，在所有的土壤性状研究当中，它是存在报道最多也是最常见的一种，其研究程度相对成熟，应用更加广泛。根据测量原理，可以将其分为时域反射型仪器、频域反射型仪器、中子水分仪器以及电阻仪器等等。其中，时域反射性仪器技术主要是基于土壤当中水与其他介质介电常数之间的差异来对土壤内水分进行测定的，这种检测方法能够高效的连续观测土壤中的含水量，操作起来也非常方便。频域反射型仪器则是插入土壤中的电极和土壤间可形成电容，利用在某频率上测定相对电容（介电常数）的方法来有效测量土壤中的水分含量。
2.3土壤温度检测传感器技术
就温度传感器来看，它通过对温度敏感度较高的电阻器件或是半导体器件，实现非电量-电量转换，以此来完成对土壤温度的连续测量，它主要包括了接触式与非接触式。其中，接触式的温度传感器的检测部分与被测对象存在良好接触，也被叫做为温度计；非接触式温度传感器的敏感元件并不会和被测对象接触。热电偶传感器、热敏电阻传感器、IC温度传感器等等都属于温度传感器。IC温度传感器可分为两种不同类型，即模拟输出与数字输出。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆同样为两种类型的还有热电偶传感器，它有导体或半导体所组成，通过接触电势与温差电势合成热电势，与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度相关。热敏电阻属于敏感元件，在温度变化的情况下，其电阻值也将随之变化，它能够对温度的变化进行指示[2]。土壤紧实度传感器技术研究时间较早，发展也较为成熟，它对于土壤紧实度的测定，是基于压力计原理所实现的，主要是提供过电信息来对结果进行反映，在实际应用当中，土壤紧实度传感器更加的常见。
3、土壤面上调查的传感器技术发展现状
和定位观察土壤存在明显差异，土壤面上调查的对象并不只是一个点，它主要是对整个区域当中的土壤信息进行调查，所以，此类调查所运用的传感去完全不同于上述的定位观察传感器。通常情况下，我们把在土壤面上调查的技术叫做土壤星球传感技术，所采用的传感器类型包括了卫星、航空、无人机以及地面平台所搭载的传感器。所涉及的技术包括了遥感与近地传感，其中，近地传感技术通常通过田间传感器来获得土壤信息。
航空光学遥感最早出现于上世纪二十年代，在此时期，美国已经通过航空像片作为辅助资料来完成土壤调查。在上世纪六十年代，土壤光谱和X射线荧光光谱技术的研究逐渐成熟，并走向了应用阶段。在上世纪七十年代时，航空成像雷达已经在土壤湿度检测中得到了应用，土塘电磁感应技术逐渐开始得到应用。伴随着世界范围内第一颗资源卫星的发射，在大面积的土壤调查当中，卫星遥感的应用越来越普遍。在上世纪九十年代时，激光诱导击穿技术在土壤微量污染分析中开始得到应用。在21世纪的今天，无人机遥感技术迅速发展，在此背景下，田间尺度的高分辨率土壤调查与制图也随之得到了迅速发展。与此同时，土壤近地传感器在现代电子信息技术的突破性发展之下，被当前土壤科学研究所重视。
根据测量方式的不同，可以对土壤面上调查传感器进行划分，即侵入式与非侵入式。其中，前者与后者均能够用于对土壤水分、有机质、氮素、结构等的测量，而土壤pH、土壤紧实度等的通常只能够通过侵入式传感器来进行测量，电导率、土壤气体组分等则要通过非浸入式的传感器测量。在实际应用中，光学与辐射测量型的传感器通过电磁能表现的特征来有效分析土壤特性，并且它不会被电子所干扰，灵敏度较高。因为土壤往往有着非常复杂的组分，不同土壤物质间的光谱往往会相互进行干扰，所以，现阶段土壤光谱探测技术的研究还并为走向成熟。
在野外快速测定的过程当中，近地土壤传感器有着非常大的优势，但实际上，这种技术的应用有很多局限，在检测调查土壤的过程中，主要基于经验模型，干扰因素过多。怎样才能够精准、科学的进行检测，仍旧有许多问题有待处理。
4、土壤检测传感器的展望
结合目前传感器发展的实际情况，能够进一步推测出今后世界上土壤传感器的发展方向，即光纤传感器、仿生传感器、电化学传感器等高新传感器。此外，伴随着工艺技术及各种新材料的应用，土壤检测传感器也会愈加微型化、智能化且多功能化。尤其是随着传感材料性能及质量的不断提高，今后的所研发的传感器也必将更加的稳定、灵敏。
参考文献：
[1]土壤重金属检测技术研究现状及发展趋势[J].周宝宣.袁琦.应用化工.2015.44（01）
[2]土壤星地传感技术现状与发展趋势[J].史舟.徐冬云.滕洪芬等.地理科学进展.2018.37（01）
[3]土壤水分快速测量传感器研究及应用进展[J].张益.马友华.江朝晖等.中国农学通报.2014.30（05）
论文作者:王菲
论文发表刊物:《城镇建设》2019年21期
论文发表时间:2019/12/16
标签：土壤论文; 传感器论文; 技术论文; 性状论文; 测量论文; 遥感论文; 水分论文; 《城镇建设》2019年21期论文;