SciAps 手持式 LIBS 在土壤养分测定 发布日期：2025-03-18 14:04:00    文章来源：莱雷科技

引言 

土壤养分是作物生长和土壤健康的关键指标。传统的实验方法，如凯氏定氮法、分光光度法等，虽然准确度高，但耗时较长且成本高昂，难以满足田间实时检测的需求。而手持式LIBS技术凭借其快速、便携、多元素同步检测的优势，成为了土壤养分现场分析的新兴解决方案。 

一、应用场景 

1. 农业精准管理：通过实时检测土壤肥力（N、P、K的含量），指导变量施肥，从而优化养分投入，降低种植成本，提高农作物产量和品质。 

2. 污染监测：快速筛查工业周边土壤中的碳氮异常区域，及时发现并处理土壤污染问题，保护生态环境。 

3. 科研辅助：在长期土壤肥力演变研究中，利用LIBS技术进行高频次数据采集，为科学研究提供准确、可靠的数据支持。 

二、SciAps LIBS技术原理

1. 激光烧蚀：高能脉冲激光聚焦于土壤表面，产生高温等离子体，使土壤中的元素被激发。

2. 光谱采集：等离子体冷却时释放特征发射光谱，通过光谱仪获取元素特征峰，如N的746.8nm、K的766.5nm等。

3. 定量分析：通过标定模型将光谱强度与元素浓度进行关联，实现对土壤养分的定量分析。

三、元素检出限与标定模型性能 实验结果显示，LIBS技术对土壤中N、P、K、C等元素的检出限较低，且标定模型的R²值较高，说明LIBS技术具有较好的准确性和稳定性。然而，相对误差仍在一定范围内波动，需要进一步优化技术以提高检测精度。 四、优势与局限性 

优势： 

- 快速：单次检测时间仅需2-6秒，大大提高了检测效率。 - 无需化学试剂：避免了土壤污染问题，符合环保要求。 - 可同步检测多元素：单次激发即可获取N、P、K、C及微量元素（如Ca、Mg、S等）的信息。 

挑战：

 - 轻元素（N、C）检测灵敏度受基质效应影响较大，需要进一步优化技术以提高检测精度。 - 需定期校准：以应对土壤湿度、颗粒度等变化对检测结果的影响。 

五、结论 手持式LIBS技术为土壤养分检测带来了新机遇，尤其适用于快速、原位、低成本的分析需求。尽管其精度略低于实验室方法，但其高效率与便携性在田间管理中具有显著应用价值。随着技术进步和应用场景的拓展，手持式LIBS技术在精准农业和环境监测领域的潜力巨大。未来，我们将继续优化技术，提高检测精度和稳定性，为农业生产提供更加精准、高效的技术支持。