良田沃土，方能育出豐登五谷。19日，記者從北京市農林科學院獲悉，由該院自主研制、具有自主知識產權的快速精準低成本土壤現場監測傳感器“知土”已研制成功并投入使用，實現38個土壤指標的精確測量，將原需數周的實驗室檢測周期縮短到了田間10分鐘，這一技術領跑全球。

　　在北京小湯山國家精準農業研究示范基地內，“知土”已經上崗，成為種植專家們的“軍師”。從農田里取來一杯土，放進地頭的一臺儀器內，等待幾分鐘后，氮、磷、鉀、水、硒、鎂、鈣、鐵等含量的數據呈現在眼前。“在農業生產中，因為無法對土壤的各項指標進行即時的監測，導致對土壤施肥不夠精確，要么是用多了，要么是不夠。肥力欠缺會對產量、品質有影響，但用多了，會產生食品安全隱患和地表水污染的風險。”北京市農林科學院智能裝備技術研究中心趙春江院士團隊的技術人員董大明介紹，“知土”可以一次性檢測38個指標，首先是各種形態的氮磷鉀，能夠了解土壤的肥力情況，實現精準施肥。其次是重金屬指標，關乎食品安全。此外還有關乎食品營養的各類微量元素。

　　此前，要想獲取土壤的這些指標，需要將土壤樣本拿到實驗室測試，通過添加化學試劑等方式來分析出具體含量。不僅成本較高，還需要數天乃至數周的土壤檢測周期。如今只需要10分鐘，且不受地形條件限制，就能方便地在田間地頭實現檢測。“目前國際上的其他國家仍停留在實驗室檢測階段，我們的設備是全球首臺。”董大明透露，這一想法最早來自于火星探測器。

　　火星探測活動中有一項技術，利用超強激光束將巖石氣化，從而獲取足夠有用的信息來分析巖石的組成以及是否含有機物等。“我們的技術原理與之相似，將土壤放到測試艙內，再用一道激光將其氣化，從而實現土壤各項指標的快速分析。”董大明說，團隊從2011年啟動項目，歷經10余年的研發與迭代升級，最終實現了技術突破。

　　“‘知土’的核心技術完全自主，受到12項國家發明專利、2項國際專利保護，70%器件實現了國產化。”董大明說，在尖端儀器領域歐美發展在先，但近年來國產激光器市場發展迅猛，技術水平達到一線水準，且成本優勢巨大，為“知土”核心部件的國產化奠定了基礎。“‘知土’最核心的部件是激光器。用作檢測用途的激光器對穩定性要求很高，每一次獨立出光的數值必須穩定，這個是非常關鍵的指標。我們目前使用的國產激光器，在實驗中發射了上萬次的激光，表現優異，性能穩定。”

　　目前，“知土”已更新至第二代，在農業精準作業、土壤普查、“測土配方”施肥中具有重要的應用前景，有望對農業生產方式產生革命性影響。“知土”目前已完成2000余個土壤樣品測試工作，大大提升了土壤檢測的工作效率，初步建立了土壤大數據平臺。下一步，市農林科學院將進一步開展普及推廣，推進農業科技現代化，實現科技賦能農業。