引用格式
引用格式：齐江涛, 程盼婷, 高芳芳, 郭丽, 张瑞瑞. 农田土壤理化参数快速获取技术研究进展与展望[J]. 智慧农业(中英文), 2024, 6(3): 17-33.
DOI：10.12133/j.smartag.SA202404003
Citation:QI Jiangtao, CHENG Panting, GAO Fangfang, GUO Li, ZHANG Ruirui. Research Advances and Prospects on Rapid Acquisition Technology of Farmland Soil Physical and Chemical Parameters[J]. Smart Agriculture, 2024, 6(3): 17-33.
DOI：10.12133/j.smartag.SA202404003
农田土壤理化参数快速获取技术研究进展与展望
齐江涛1，2， 程盼婷1，2， 高芳芳1，2， 郭丽1，2， 张瑞瑞3*
（1.吉林大学工程仿生教育部重点实验室，吉林长春130022，中国；2.吉林大学 生物与农业工程学院，吉林长春 130022，中国；3.北京市农林科学院智能装备技术研究中心，北京 100097，中国）
摘要：
［目的/意义］土壤是农业基本的生产资料，其质量与农业高效生产和可持续发展密切相关。由于以往对农田的高强度利用以及土壤侵蚀等原因，导致部分农田出现土壤有机质明显下降、地力减弱和生态功能退化等现象。土壤理化参数作为揭示土壤空间特征、评估土壤肥力的关键指标，对农田可持续利用起着至关重要的作用。因此，土壤理化参数信息的快速获取极为必要。
［进展］探讨了农田土壤理化参数获取技术的研究意义，总结了当前用于农田土壤理化参数信息获取的主要技术，包括以电化学分析和光谱分析为主的实验室快速检验技术，以电磁感应、探地雷达、多光谱、高光谱和热红外为主的近地快速感知技术，以直接反演法、间接反演法和结合分析法为主的卫星遥感技术，以及近年的新型快速获取技术，如生物传感、环境磁学、太赫兹光谱和伽马能谱等，梳理了各方法的优缺点及适用情况。
［结论/展望］结合农田环境的作业需求，依据未来研究的侧重方向提出发展建议，包括开发便携化、智能化和经济型的近地土壤信息获取系统及设备，实现土壤信息的原位快速检测。优化低空土壤信息获取平台的性能，完善数据的解译方法；联合多因素构建卫星遥感反演模型，利用多种共享开放的云计算平台实现数据的深度挖掘。深入探索多源数据融合在土壤理化参数信息获取中的研究与应用，构建泛化能力强、可靠性高的土壤信息感知算法和模型等，从而实现土壤理化参数信息快速、精准和智能化获取。
关键词： 土壤理化参数；光谱分析；电磁感应；探地雷达；卫星遥感；快速感知
文章图片
图1 土壤理化参数研究关键词突现图
Fig.1 Keywords highlighting map for the study of soil physical and chemical parameters
图2 农田土壤理化参数快速获取技术体系
Fig. 2 The rapid acquisition technology system of soil physical and chemical parameters in farmland
图3 EM38-MK仪器示意图
Fig. 3 EM38-MK instrument schematic diagram
图4 探地雷达探测方式
Fig. 4 Profile method for ground penetrating radar detection
图5 农田土壤水分含量反演图
Fig. 5 Farmland soil moisture content inversion map
图6 生物传感器原理示意图
Fig.6 Scheme of the principle for an biosensor
作者简介
齐江涛 教授
齐江涛，博士，吉林大学教授、麦吉尔大学访问学者（2017年），入选神农英才计划青年科技人才（2022年）、吉林省中青年科技创新创业卓越人才团队（2023年）。长期聚焦信息技术与农业工程的交叉融合，致力于以工程仿生、人工智能为手段解决农业领域的技术难题，深入开展了仿生智能农机装备、农业测试仪器、农业控制系统等研发与转化工作。在农业工程领域知名期刊Biosystems Engineering、Computers and Electronics in Agriculture等期刊发表论文30余篇，获得授权发明专利50余项、软件著作权5项。成果获得吉林省技术发明一等奖（2015年）、教育部科技进步一等奖（2017年）、中国商业联合会科学技术一等奖（2023年）等。
来源：《智慧农业（中英文）》2024年第3期
转载请联系编辑部授权
本期支持单位
推荐阅读
智慧农业微信交流服务群
发布征集
欢迎在我公众号发布科研团队介绍、创新科研成果及相关活动等信息。
