[发明专利]一种土壤养分现场检测装置及其检测方法

说明书

本发明涉及一种土壤养分现场检测装置及其检测方法，与现有技术相比解决了难以在农田现场快速、准确获取土壤氮磷钾有效态含量信息的缺陷。本发明包括前处理浸提格、现场实时检测组件和鲜土前处理转移组件，所述的鲜土前处理转移组件将前处理浸提格内的鲜土浸提样液移至现场实时检测组件内。本发明先通过多元素同步连续检测实现土壤氮磷钾有效态快速检测，再通过微流控结合荧光检测分析技术，基于微流控和特异性荧光量子点的分析，实现了直接对鲜土养分的现场化快速检测。

技术领域

本发明涉及土壤养分检测技术领域，具体来说是一种土壤养分现场检测装置及其检测方法。

背景技术

在农业生产中实现精准土壤养分管理、合理施肥提升养分利用效率是新形势下提高粮食产量、减少环境污染的有效途径，也是保障我国粮食安全、农业可持续发展的迫切需求。精准土壤养分管理对于我国农业减施增量及环境保护具有重要意义，而土壤氮磷钾有效态含量的测定是实现精准土壤养分管理的基石。

现有技术中，土壤氮磷钾有效态含量传统检测方法主要为野外采样调查，再采集土样回实验室进行风干研磨，结合实验室分析(火焰分光光度法、流动分析注射仪法、全氮消解等方法)对土样中的养分离子含量进行测定。虽然这些方法测量土壤养分离子含量精度较高，但是过程繁琐，需要耗费大量的人力、物力和财力，并且往往具有滞后性。

目前土壤氮磷钾有效态快速检测，对于不同元素采用不同的检测方法和检测设备，同样存在耗时长、操作繁杂、化学试剂使用量大且种类多等问题。传统方法检测土壤样本周期长，难以实现即时的变量施肥。因此，如何快速、准确地检测土壤土壤氮磷钾有效态含量，对实现精准农业以及农业发展具有重要意义。

为了实现快速检测的目的，多元素同步连续检测技术研发是实现土壤氮磷钾有效态快速检测的有效途径，而微流控结合荧光检测分析技术的发展使得这一问题的解决成为可能。

微流控技术是指通过构建微米级的微通道实现微量液体的控制输送，具有样品需求量少、传质速度快、体积小易便携、可以多通道多个样品同时检测、易与光学等检测手段集成等优点。利用微流控技术制造的微芯片材质成本极低，可提前封装微量反应试剂，材质与微量试剂对环境无二次污染。

然而，如何通过微流控结合荧光技术现场快速精确测定土壤养分的问题还未有人涉及。因此，迫切需要开发一种新方法，在农田现场快速、准确获取土壤氮磷钾有效态含量信息，同时降低使用门槛易于农民操作、无需深入教学便于推广的装置，从而去指导变量施肥。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中难以在农田现场快速、准确获取土壤氮磷钾有效态含量信息的缺陷，提供一种土壤养分现场检测装置及其检测方法来解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种土壤养分现场检测装置，包括前处理浸提格、现场实时检测组件和鲜土前处理转移组件，所述的鲜土前处理转移组件将前处理浸提格内的鲜土浸提样液移至现场实时检测组件内，

所述的现场实时检测组件包括驱动电机组件和检测分析组件，驱动电机组件的输出轴上安装有土壤试剂微流控芯片；所述的土壤试剂微流控芯片包括芯片底盘，芯片底盘的底部设有芯片对准卡槽，土壤试剂微流控芯片通过芯片对准卡槽安装在驱动电机组件的输出轴上，芯片底盘的上表面封装在壳体内，芯片底盘上表面的中央处刻蚀有土壤浸提液加样凹槽，从土壤浸提液加样凹槽向外延伸刻蚀有第一流道区、第二流道区、第三流道区和第四流道区，所述第一流道区、第二流道区、第三流道区和第四流道区的结构均相同。

所述第一流道区包括与土壤浸提液加样凹槽通过微通道相连的定量进样凹槽，试剂存储凹槽、定量进样凹槽的出口通过微通道相接经T型混合凹槽接入混合区凹槽，混合区凹槽的出口通过蛇形混合区凹槽与检测区凹槽相接，所述荧光激发器和接收器位于检测区凹槽的旋转运动轨迹上；