基于斜率-截距校正算法的番茄营养液ISE监测

利用斜率-截距校正算法(SBC)解决离子选择电极连续在线测量电势漂移问题,结合Nernst线性模型预测无土栽培番茄苗期至果期营养液NO3-N、K+、Ca2+含量变化。结果表明:SBC校正算法可有效减少离子选择电极(ISE)电势漂移,提高线性预测模型重复性,校正后ISE响应斜率漂移范围不超过0.4 m V/decade,截距漂移范围可控制在1 m V以内。SBC校正算法可提高Nernst线性模型预测精度,NO3-N、K+、Ca2+含量预测平均相对误差分别从校正前的43.31%、38.46%、93.83%降至校正后的5.99%、7.44%、27.96%。校正后ISE可实现番茄营养液在线连续监测,反映营养液中目标离子含量变化。番茄花期养分吸收较活跃,NO3-N、K+、Ca2+含量分别下降45.19%、36.46%和27.92%。

基于ISE的湿土硝态氮检测方法研究

分析了含水率对离子选择电极(ISE)湿土硝态氮直测的影响,建立了一种融合土壤含水率的ISE湿土直测方法。结果表明:未修正含水率影响的ISE湿土直测结果与光学检测方法结果间的绝对偏差范围为3.79~44.81 mg/L,均方根误差大于17.00 mg/L,无法满足应用需求;湿土质量含水率、浸提液添加量及干土折算量间存在线性函数关系,融合湿土质量含水率的ISE湿土硝态氮直测结果与光学检测方法结果之间具有较好的一致性,与光学检测结果回归方程的调整决定系数为0.97,绝对偏差范围为0.17~17.95 mg/L,均方根误差小于7.05 mg/L,检测精度和稳定性与实验室ISE干土测定性能相近,比未修正含水率影响前有明显提高。

基于双标图差异分析的离子选择电极营养液建模研究

基于双标图法量化表征了山崎生菜、山崎草莓、山崎番茄、康奈尔生菜、康奈尔草莓5种营养液配方以及NO3^-N、PO4^-P、K^+、Ca^2+、Mg^2+、NH4^-N、SO4^-S7种养分元素间的差异性。研究表明,NO3-N、K+、Ca2+在差异性及含量比例皆排在前3位,同时山崎系列营养液配方与康奈尔系列营养液配方各自具有高度相关性。通过分别建立统一的建模样本集合进行支持向量机(SVM)模型训练,实现了对NO3^-N、K+、Ca^2+的准确测量,相比于未进行差异性分析为输入的SVM预测模型,在山崎配方环境下,平均相对误差分别从7.66%、11.88%、11.55%减小至6.41%、6.14%、10.20%;在康奈尔配方环境下,平均相对误差则分别降低了1.79、2.98、1.13个百分点。基于双标图营养液配方分析方法可为无土栽培营养液电极法监测提供参考。

用于ISE硝态氮检测的土壤原位前处理装置设计与试验

前处理自动化程度是影响土壤养分检测效率和可行性的关键环节之一。该文设计开发了1种适用于电极法硝态氮原位测定的前处理装置,融合土壤水分校准算法,装置具备水分测定、称重、注液浸提、高速旋转离心等功能,性能测定结果表明:装置两自由度机械平台纵向控制精度达到0.1 cm,旋转定位控制精度为1?,注液精度可达0.2 m L,位移量及注液量具有较高重复性;较常规手动操作,利用该装置进行土样前处理耗时明显降低,自动化及时效性明显提高,人工劳动强度下降;利用装置前处理土样,电极法测定结果与标准光学检测结果接近,两者回归方程调整决定系数为0.87,平均绝对偏差为20.97 mg/kg,均方根误差为22.34 mg/kg,较悬液直测精度明显提高。装置浸提环节仍需进一步优化,研究结果可为集成式土壤养分原位检测装置研发提供参考。

基于ISE的土壤硝态氮原位检测模型比较

针对离子选择电极预测土壤硝态氮浓度易受土壤悬液组分影响的问题,以提高离子选择电极预测土壤硝态氮浓度精准度为目标,探讨了Nernst、SAM、BP-ANN 3种模型的浓度预测性能。开展标准溶液检测实验,预判3个模型的预测性能,结合田间玉米监测实验和盆栽粉冠番茄监测实验验证样本实验结果。实验结果表明,3个模型的预测结果与样本真值均具有较好的一致性。其中,SAM模型的浓度预测结果最为精确,其决定系数均不小于0.9,且MAE、MRE、RMSE分别为2.03~5.08 mg/L、0.64%~8.79%、2.21~5.49 mg/L。SAM浓度预测模型具有精度较高、抗干扰性好的特点,对基于ISE的土壤硝态氮原位检测具有一定的参考价值。