原位感測器提升土壤硝態氮即時監測能力

土壤硝態氮監測面臨的技術限制

　　土壤硝態氮（NO₃⁻-N）是影響作物生長與產量的重要養分指標，但其濃度變化快速，傳統多依賴實驗室化學分析，不僅耗時，亦難以進行即時與連續監測。此外，現有感測技術在田間應用時，容易受到土壤水分、鹽度及環境變動影響，限制其準確性與穩定性。

原位感測器如何辨識硝態氮訊號

　　為解決上述問題，中國科學院應用生態研究所（IAE）的研究團隊開發一種原位土壤硝態氮感測器。該系統結合介電光譜分析與組分響應演算法，並採用雙頻段頻率分裂耦合設計，可在複雜土壤環境中辨識硝態氮訊號，降低水分與鹽度干擾。

田間測試設計與動態監測情境

　　研究於五種不同土壤類型進行田間測試，在施肥、降雨及作物生長關鍵時期（如秋收前後）進行測試，並將感測器數據與實驗室測值比對驗證。研究結果顯示，該感測器在各種動態情境下均能準確反映土壤硝態氮變化，且讀數與實驗室分析結果高度一致。此外，該感測器具備毫秒級反應速度與穩定量測能力，可即時追蹤施肥後硝態氮濃度變動，提供高時間解析度的連續監測數據，顯示其在田間長期應用的可行性。

即時監測能力對施肥管理的意義

　　整體而言，本研究之原位感測技術可突破傳統土壤養分監測限制，實現高頻率與連續量測，有助於精準施肥與資源最佳化配置，並降低過量施肥對環境的影響。此類技術可支援智慧農業與永續農業發展，提升農業生產效率與環境管理能力。本研究已發表在2025年《ACS Sensors》期刊。

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