[发明专利]基于电阻抗定量检测土壤氮素的方法

说明书

本发明提供一种基于电阻抗定量检测土壤氮素的方法。该方法包括：对所获取的土壤进行预处理，以得到不同氮素含量的土壤样品；检测和分析多组土壤样品，得到多组土壤的全氮含量、阻抗指标数据和影响土壤中的氮素含量检测的主导干扰因素数据；对土壤阻抗指标数据和主导干扰因素数据进行分类；分别建立针对分类后的每类数据的土壤阻抗指标数据、主导干扰因素数据和检测到的土壤氮素含量数据之间的响应函数；以及基于响应函数，检测土壤中的氮素含量。

技术领域

本发明涉及土壤成分检测技术领域，尤其涉及一种基于电阻抗定量检测土壤氮素的方法。

背景技术

化学肥料可直接提供作物必需的营养元素，满足作物生长发育需求，其投入量与利用率直接影响着作物产出、生产者收入和土壤环境质量。作物对营养元素的选择性吸收造成多余土壤养分逐年累积，使土壤营养结构遭到破坏，长此以往，土壤难以实现自我调节，严重时甚至可导致其丧失生产能力。因此，基于土壤养分的空间变异性实行变量施肥，实现作物养分的按时按需按量供给，施行精准施肥策略，是实现农业清洁生产和可持续发展的重要举措。欲实现精准施肥的自动化、智能化发展，土壤养分定量检测是其重要前提条件，这也成为限制精准施肥发展的最主要瓶颈。

尽管现有技术中多利用电化学、光电分色、光谱等技术等原理研究设计土壤养分测定方案可以实现土壤养分的有效测定，但是总体来说，现有的土壤养分测定技术都或多或少依赖于专业的实验设备和实验人员，对实验环境要求较高，且从测定到反馈给农户需要一定的时间辗转，所以难以在实际生产中推广应用。

发明内容

本发明提供一种基于电阻抗定量检测土壤氮素的方法，旨在判断并预测出土壤内含的氮素组分信息，使得农户基于土壤环境信息能够对作物生产进行有效管控，满足了对我国农业现代化和可持续发展的现实需求。

具体地，本发明实施例提供了以下技术方案：

第一方面，本发明的实施例提供一种基于电阻抗定量检测土壤氮素的方法，所述方法包括：

对所获取的所述土壤进行预处理，以得到不同氮素含量的土壤样品；

检测和分析多组所述土壤样品，得到多组土壤全氮含量、阻抗指标数据和影响土壤中的氮素含量检测的主导干扰因素数据；

对所述土壤阻抗指标数据和所述主导干扰因素数据进行分类；

分别建立针对分类后的每类数据的所述土壤阻抗指标数据、所述主导干扰因素数据和检测到的土壤氮素含量数据之间的响应函数；以及

基于所述响应函数，检测土壤中的氮素含量。

进一步地，该方法还包括：

所述主导干扰因素数据包括所述土壤含水率和激励频率。

进一步地，该方法还包括：

所述对所述土壤阻抗指标数据和所述主导干扰因素数据进行分类，包括：

将检测得到的所述土壤阻抗指标数据和所述主导干扰因素数据归一化处理后作为初始输入数据；

随机选取初始聚类质心点；

分别计算所述初始输入数据与所述初始聚类质心点的欧氏距离，并将所述初始输入数据划分到与所述初始聚类质点的所述欧氏距离最近的类别。

进一步地，该方法还包括：

计算每个类别的中心；

利用所述欧氏距离定义畸变函数；

在所述畸变函数达到最小值之后或训练达到迭代阈值之后，得到分类后的k组数据和最终聚类质心点，其中k为小于n的正整数，n为正整数。

进一步地，该方法还包括：