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iSCAN 多参数土壤理化性质测绘系统

花匠小妙招
2025-01-04 12:42

前言
精准农业是近年来国际农业科学研究的热点领域，也是当今世界农业发展的新潮流。研究人员希望通过精准农业技术体系的使用降低生产成本, 提高和稳定农产品产量和质量, 增加经济收入, 减少环境污染。

土壤中的盐分、水分、有机质含量、土壤压实度、质地结构等，均不同程度影响土壤电导率变化。通过测定土壤电导率，可为分析产量、评价土壤生产能力、制定精准施肥处方提供重要依据。传统的样方抽样调查不仅费时费力，还由于抽样密度过低不能真实反应地块土壤特性的时空变化，对于大尺度调查而言与机动车辆相结合的拖曳式土壤电导率测量系统无疑是最佳选择。

iSCAN 多参数土壤理化性质测绘系统适用于

大面积土壤电导率（EC）勘查系统，既可以由拖拉机或皮卡进行拖曳作业（需选配支架），又可安装在播种机等农机具上——在耕种作业的同时完成对农用地的勘查，灵活而便捷；随后推出附加土壤温度和湿度传感器的升级版iSCAN+系统（温度和湿度是种子发芽和出苗非常重要的影响因子）。

通过实地原位测量土壤电导EC、OM值、温度和湿度值，利用GPS定位和数据处理测绘软件（收费数据处理服务），绘制出土壤理化性质分布图，全面分析反映土壤质地、盐碱度、持水能力、阳离子交换能力、根系深度等。适用于精准农业、土壤调查和碳汇农业（土壤碳储量估算）的研究示范及土地管理和土地利用规划等领域。

2017-2018年VERIS公司在美国选取4个州共计15块土地利用iSCAN系统进行勘测，并与手持式设备数据进行比对，得到非常好的线性相关结果。

上图为堪萨斯州40公顷地块勘查地图

主要特点

iSCAN可同时测绘土壤EC值、OM值，iSCAN+则多了土壤表层温度和湿度值原野现场测绘：随着机载系统在原野前行，即时获取电导及地理坐标（经纬度），每公顷可以测量120-240个样点数据直接接触法测量EC（Electrical Conductivity），测量基本不受周边电磁影响，也不需要校准，反映土壤质地、盐度特性VIS-NIR双波段光谱传感器，可经由Veris数据处理中心进行数据处理提供土壤有机质OM（Organic Matter）值，反映土壤氮矿化、土壤水渗透、根系生长以及土壤持水能力

上图为经由VERIS数据中心处理后得到的地图

技术指标

OpticMapper双波段VIS-NIR传感器，原位测绘植物枯落物下层土壤表层光谱反射可见光波长：660nm；近红外波长：940nm；光源：LED光谱检测器：5.76mm光敏二极管除通过双波段VIS-NIR光谱传感器高密度原位测绘分析土壤OM值及其分布图外，可一次同时测量绘制EC，iSCAN+可附加土壤温度和湿度传感器，并可实时记录显示测量数据和分布图Garmin GPS 15X：差分GPS定位精度，优于3米电子器件：NMEA 4X密封，军工级防水接口数采：80 pin PIC 微处理器，1Hz采集率，背光显示器，电源12VDC，5A测绘软件SoilViewer：即时显示EC值及光谱反射，并将地理位置信息（经纬度）及测量值下载到计算机上并自动制作二维分布图（光谱反射需经由Veris数据处理中心进行处理分析形成SOM值）EC测绘，可形成0－60cm的表层土壤电导测绘图OM测量深度：38－76mm长度：农机版145cm；拖曳版259cm宽度：农机版31cm; 拖曳版127cm高度：110cm重量：147 kg测量速度：可达24km/hr工作温度：-20－70°C

软件界面

产地
美国
选配技术方案

可选配高光谱成像以评估土壤微生物呼吸作用可选配红外热成像研究土壤水分、温度变化对呼吸影响可选配ECODRONE®无人机平台搭载高光谱和红外热成像传感器进行时空格局调查研究

部分参考文献

Adamchuk, V.I., J.W. Hummel, M.T. Morgan, S.K. Upadhyaya. 2004. On-the-go soil sensors for precision agriculture. Comput. Electron. Agric. 44:71–91.Christy, C.D. 2008. Real-Time Measurement of Soil Attributes Using On-the-go Near Infrared Reflectance Spectroscopy. Computers and Electronics in Agriculture. 61:1. pp.10-19Kitchen, N.R., S.T. Drummond, E.D. Lund, K.A. Sudduth, G.W. Buchleiter. 2003. Soil electrical conductivity and other soil and landscape properties related to yield for three contrasting soil and crop systems. Agron. J. 95:483–495.Kweon, G., E.D. Lund, and C.R. Maxton. 2013. Soil organic matter and cation-exchange capacity sensing with on-the-go electrical conductivity and optical sensors. Geoderma 199:80–89.Lund, E.D. 2008. Soil electrical conductivity. p.137-146. In: S. Logsdon et al. (ed.) Soil Science Step by Step Field Analysis. SSSA, Madison, WI.Lund, E.D., C.R. Maxton, T.J. Lund. 2015. Assuring data quality and providing actionable maps using a multi-sensor system. Proceedings of Global Workshop on Proximal Soil Sensing. Hangzhou China. 266-278.Eric Lund, Chase Maxton. 2019. Comparing Organic Matter Estimations Using Two Farm Implement Mounted Proximal Sensing Technologies. 5TH GLOBAL WORKSHOP ON PROXIMAL SOIL SENSING. P35-40.