土壤条件的监测与控制的制作方法

土壤条件的监测与控制的制作方法
【专利摘要】多种方法被提供用于土壤条件的监测和控制。在其中的一个实例中，一种方法包括从在土壤基质内的抽吸探针(32)中获得含水样本并且分析该含水样本以确定土壤基质的化学组成。添加物的量可以被确定以调整土壤基质的化学组成。在另一个实例中，一种方法包括在土壤基质内安装抽吸探针；抽真空以引起来自土壤基质的水溶液的水力传导；提取含水样本；并且分析该含水样本以确定土壤基质的化学组成。在另一个实例中，一种方法包括获得被提供给土壤基质的肥料溶液(FS)的组成和土壤基质内的化学组成；确定养分利用，并且提供添加物的量以产生用于供给的后续的FS。
【专利说明】土壤条件的监测与控制 [0001] 与相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2012年2月27日提交的、具有序列号61/603,680的、名称为 "MONITORING AND CONTROL OF SOIL CONDITIONS"的共同待审的美国临时申请的优先权，在 此通过引用将其全部并入本文。
[0003] 背景
[0004] 随着人口不断增加，粮食生产成为一个不断扩大的问题。水资源的有效利用影响 农场的生产力。此外，施肥已经成为提高农场的生产力和质量的主要因素之一。这导致了 全球范围内化肥的消费量增加，引起诸如来自农业活动的生产成本增加和污染的影响的新 的问题。
[0005] 附图简要说明
[0006] 参照以下附图，能够更好地理解本发明的许多方面。在附图中的部件不一定是按 比例的，而是将重点放在清楚地说明本发明的原理上。此外，在附图中，相同的附图标记表 示贯穿多个视图中的对应的部分。
[0007] 图1是图示了根据本公开内容的多个实施方案使用多个抽吸探针监测土壤条件 的图示。
[0008] 图2是根据本公开内容的多个实施方案的图1的抽吸探针的实例的图示。
[0009] 图3是图示了根据本公开内容的多个实施方案的监测和控制土壤条件的实例的 流程图。
[0010] 图4是图示了根据本公开内容的多个实施方案的样本分析的实例的流程图。
[0011] 图5是图示了根据本公开内容的多个实施方案的在植物中多种添加物和它们的 影响之间的关系的表格。
[0012] 图6是图示了根据本公开内容的多个实施方案的图3的组成和/或利用评价的实 例的流程图。
[0013] 图7是根据本公开内容的多个实施方案的可用于监测和控制土壤条件的系统的 实例。
[0014] 详细描述
[0015] 本文公开的是涉及例如在农业应用中土壤条件的监测和控制的多种实施方案。现 将详细地参考如附图中图示的实施方案的描述，其中相同的附图标记表示贯穿多个视图中 的相同的部分。
[0016] 水和肥料的控制的应用能够以可持续的方式提高农场的生产力，提供更大的收益 性、食品安全和环境保护。监测作物的营养条件可以被用来控制可利用的资源（例如，水和 肥料）的应用，以满足贯穿植物发展期间的植物营养需要；因此提高所得到的产品的生产 力和质量，同时减少进料和通过浸出的损失。
[0017] 植物的根系周围的土壤和/或液体的化学组成的分析以及土壤条件的诊断能够 提供植物的养分吸收的指示，该指示可以被用来控制浇水和/或施肥。土壤条件的监测 可以使用安装在作物的根系分布的不同深度水平的抽吸探针来完成。通过提取来自根系 周围的土壤基质的水溶液，根系活力和土壤条件的相互作用可以被监测并用于控制养分 到土壤基质的应用。例如，添加到土壤的进料（例如，水、废水（effluent)、肥料、辅佐剂 (coadyuvant)、螯合物等）的反应和性质和土壤与这些进料的反应，以及对养分吸收的根 系活力可以贯穿植物的物候周期被评价，以提供可以用于以循环或连续的方式控制诸如例 如化学养分的添加物的应用的指示。
[0018] 参考图1，显示的是图示了根据本公开内容的多个实施方案使用一个或多个抽吸 探针106监测土壤103的条件的图示。例如，相同物种的植物109被种植在土壤基质103 中，并且它们的根系延伸穿过根系活力区112。水和/或肥料溶液115可以通过滴水线、喷 洒器或其他输送系统提供给植物109。在图1的实例中，抽吸探针106被置于植物109的根 系活力区112内的多个深度（或水平）处。例如，抽吸探针106可以被置于蔬菜作物的两 个深度处（例如，约15cm和约30cm)或木本植物的三个深度处（例如，约20cm、约40cm以 及约60cm)。抽吸探针106还可以被置于如能够理解的其他深度处。该深度可以基于植物 的物种改变。此外，探针可以被安装在根系活力区112下方的深度处以监测穿过根系活力 区112的未使用养分的传播。在相同或不同深度处的额外的抽吸探针106也可以被利用。 例如，抽吸探针106可以在一行、一层和/或田地内的不同位置单独地或成组地分布，以监 测田地内的变化。
[0019] 在其他实施方式中，一个或多个抽吸探针106可以被放置在土壤基质103中的一 个或多个深度处用于环境监测，诸如例如浸滤被监测的地方。例如，在洗涤和冲洗经常使用 的金属工业或矿业中，监测在土壤基质103中的金属或其他污染物可以使用抽吸探针106 进行实施。使用一个或多个抽吸探针以从土壤基质中获得样本的可能的应用可以包括，但 不限于，静态浸出、现场监测净化、受影响的场所的恢复和/或复原的中期和长期监测、泄 露和/或损坏的监测等。含水样本可以对化学组成进行分析以监测土壤基质103中的变 化。基于已监测的样本组成，可以采取补救或纠正措施。样本的分析可以被用来提供警告 和/或警报，和/或提出纠正措施以消除或减少环境效应。
[0020] 图2图示图1的抽吸探针106的实例。图2的抽吸探针106包括多孔囊203,该多 孔囊203例如是瓷料，附接至诸如例如硬橡胶、聚乙烯或PVC的惰性材料的管206的一端。 例如，多孔囊203可以是约50mm的直径并且从管的端部延伸大约85mm。多孔瓷料可以具有 约5_的厚度，具有约25-23%的孔隙率以及约S- I 0Λ的平均孔直径。其他化学惰性材料 也可以用于多孔囊203,诸如例如，多孔陶料。用于多孔囊203的材料的孔特性允许当在抽 吸探针106内部抽真空时来自土壤的水溶液的水力传导。多孔囊203的孔隙率应该允许被 监测的化学组成毫无困难地进入抽吸探针106。此外，其他形状和尺寸也可以被用于多孔囊 203和/或抽吸探针106。帽209 (例如，橡胶或PVC)密封管206的相对端。附接至帽209 的管件212允许连接到真空泵以在中空的抽吸探针106内部抽真空。管件212可以包括阀 门以允许真空泵被断开，同时将真空保持在抽吸探针106内部。
[0021] 返回参考图1，抽吸探针106在根系活力区112内的多个深度处以坚直位置安装在 土壤103的内部。例如，可以在土壤103中钻洞并且抽吸探针106可以被插入到适当的深 度。通常，一组抽吸探针106安装在相同植物下的或在相同物候期的邻近植物下的具有良 好根系活力的区域中。例如，一组抽吸探针可以沿种植在一起的植物的作物行安装。抽吸 探针106的位置也可以考虑灌溉系统的位置。例如，抽吸探针106可以位于滴水线下的潮 湿区域的中心。另外，抽吸探针106应该适当隔开（例如，约20-30cm)以允许用于从周围 土壤对水溶液充分取样的空间，而不与邻近的抽吸探针106竞争。
[0022] 在一些实施方式中，抽吸探针106的多孔囊203(图2)可以被浸没在水中（例如， 约15-20分钟）以允许多孔囊203的水合作用（hydration)。多孔囊203的水合作用能够 改善土壤103和多孔囊203之间的水力传导。水合作用也可以促进将抽吸探针106插入到 土壤103中。周围的土壤103也可以在抽吸探针106的周围填充（例如，使用金属丝）以确 保多孔囊203和土壤103之间良好的水力传导。在多个深度下的土壤103的样本（例如， 0-30cm和30-60cm)可以在抽吸探针106的安装期间被获得。对于每个探针深度的土壤样 本可以被获得。土壤取样方案可以被遵循以确保样本表示土壤组成的真实指示。土壤样本 的分析能够获得关于土壤基质103的组成的基线信息。
[0023] 在抽吸探针106安装之后，水溶液可以通过在抽吸探针106中抽真空而从植物的 根系周围的基质中来提取。真空泵（未显示）可以被连接到管件212 (图2)以在中空的抽 吸探针106的内部抽真空。例如，真空度可以是在约0. 5大气压（atm)到约I. Oatm的范围 内，在0· 6atm到0· 9atm的范围内，在0· 7atm到0· 8atm的范围内，或约0· 8atm。仪表可以 用来指示在抽吸探针106的内部的真空度。一旦在抽吸探针106的内部抽真空，包括在管 件212内的阀门可以关闭以保持抽吸探针106中的真空度。在某些情况下，抽吸探针106 的大小可以允许用手动泵抽取的真空度。
[0024] 在抽吸探针106的内部的真空通过多孔囊203 (图2)将来自周围的土壤103的水 溶液水力传导到抽吸探针106中。采集的溶液的量将取决于土壤基质103的水力传导率和 土壤103的含水量，以及在抽吸探头106中保持真空期间的提取时间。例如提取期可以是 约2天到约4天。真空条件和气密度取决于多孔囊203的孔特性和与周围土壤103的连接。 在一些实施方式中，真空在提取期间可以保持在一系列值的范围内。
[0025] 在提取期结束时（例如，在约48小时后），含水样本从抽吸探针106中被采集。含 水取样方案可以被遵循以确保样本表示含水样本的化学组成的真实指示。例如，含水样本 可以通过微管获得，该微管穿过敞开的管件212 (图2)到达在抽吸探针106端部的多孔囊。 注射器（或其他提取设备）可以用来穿过微管提取来自抽吸探针106的含水样本。30ml或 更多的含水样本可以获得并提供用于分析。在一些实施方式中，125ml的含水样本被获得。 在一些实施方式中，单独的取样管被提供用于穿过抽吸探针106的帽209(图2)获得含水 样本。取样管可以穿过在帽209中的单独的密封的开口。在取样管中的阀门可以用来在提 取期间关闭取样管。然后阀门可以被打开以允许含水样本从抽吸探针106中获得。然后来 自抽吸探针106的含水样本可以被提供用于化学分析和进一步的评价。
[0026] 除了来自抽吸探针106的含水样本之外，提供给植物109的肥料溶液（FS) 115 (图 1)的样本可以在植物109 (图1)灌溉期间获得。FS 115包括灌溉水，该灌溉水可以与添加 物诸如例如，新鲜的或过滤的水、残留的水（residue water)、肥料、矿物、化学品和/或其 他养分混合。取样方案可以被遵循以确保样本代表FS组成的真实指示。例如，位于抽吸探 针106附近的一个或多个采集装置在植物灌溉期间采集FS 115。多个采集装置可以分布 在一行、一层和/或田地内的不同位置以监测在田地内FS 115的分布变化。在滴灌的情况 下，采集装置诸如，例如适当大小的液体容器可以通过在抽吸探针1〇6(图1)组的附近的接 合器来接收来自滴水线的FS 115。因此，当植物109被灌溉时，采集装置采集所施加的FS 115的样本。在喷灌的情况下，采集装置诸如例如敞开式容器可以被置于抽吸探针106组的 附近以采集来自喷洒器的排放的FS样本。这些实例提供FS 115的样本，其代表在整个灌 溉时间期间所提供的FS 115的样本。
[0027] 然后，FS样本被提供用于分析。FS 115的分析提供关于肥料的贡献和同化的条件 (例如，pH、导电率和离子关系）的信息。当水溶液分析和土壤样本分析被考虑时，评价FS 115与植物109和土壤103 (图1)的相互关系是可能的。例如，植物吸收和/或养分的利 用，以及诸如沉降、可溶性、离子解吸等的土壤的相互作用可以被评价。
[0028] 灌溉水和植物109的组织的样本也可以被获得并且被提供用于分析。取样方案可 以被遵循以确保样本代表灌溉水组成的真实指示。灌溉水样本可以在过滤前、过滤后和/ 或添加一种或多种添加物诸如，例如养分和/或化学品以形成FS 115之前，在来源处获得。 灌溉水的组成可以被用作例如，确定对用于FS 115的添加物调整的基线。例如矿物盐含量 可以基于灌溉水的分析来调整以满足植物109的养分需求。取样方案也可以被遵循以确保 样本表示植物组织组成的真实指示。植物组织样本可以是既不老的也不太嫩的叶子诸如， 例如在植物109的芽的顶端后的首次5-6片叶子。其他组织样本包括树液、茎、根、花果实、 种子等，其可以在植物109的生长期间获得。取样方案可以对多种植物材料诸如，例如叶培 养、树液、果实和花是不同的。取样方案将取决于植物109的物种。组织样本的分析能够提 供植物109的营养状况的信息，该信息指示提供于FS 115中的添加物的吸收和/或利用。 分析可以考虑到考虑植物材料和各种级别的类型的季节性变化的发展的解释以及不考虑 季节性变化的静态的解释。
[0029] 土壤样本、含水样本、灌溉水样本和/或植物组织样本提供可以用于在植物109的 生长周期期间养分的可用性、平衡、摄入以及使用速率的评价的信息。例如，在每个深度处 的土壤样本的分析能够提供关于浸出的养分的有效性的信息，允许在土壤1〇3(图1)的内 部的离子动力学的评价。此外，它允许在根系活力区112(图1)中肥料的浸滤率和/或当 不同添加物被添加到土壤103时不同添加物的性质的评价。信息可以至少部分地用来确定 对FS 115 (图1)的调整和/或变化，该FS 115被施加于具有根系活力区112的土壤103。
[0030] 含水样本的获得和分析也可以用于静态浸出工艺。例如，该工艺可以被应用于用 于例如，在化学反应的催化下如斑状（porphidic)或块状的硫化物的被氧化的和原生的矿 物质与微生物的参与的铜浸滤的"堆摊（heap) "和"堆积场（dump) "的浸出。此外土壤条 件的监测和控制可以被应用于铀的浸出、从氧化的材料或以游离形式的金的浸出和/或在 硫化物矿物质中金的生物浸出。
[0031] 通常，静态浸出工艺是基于床填充渗滤技术的，该技术准备用于此目的并且可以 区分为主要的两组："堆摊浸出"和"堆积场浸出"。两组之间的差异是基于体积、工艺的控 制以及在土壤物质中待提取的基质的浓度的。"堆积"浸出要求更少的浸滤时间、更小的材 料体积、更多的法律要求以及更多的操作的控制。在两种情况下，该工艺是基于获得关于在 堆摊和堆积场浸出期间在堆的内部发生的准确的和可靠的信息的。三种化学相在化学过程 中相互作用：固体材料、浸出溶剂和在液体中溶解的或以强迫的方式引入的气体。而且在许 多情况下，浸出程序依靠微生物的参与。这些行动将额外的信息添加到渗滤的历史分析，这 允许采取操作措施以改正和改善工艺的运行。
[0032] 最初，一些抽吸探针106安装在如上述描述的堆的内部。探针106的数量可以是基 于检测的体积和面积的。抽吸探针106可以位于多种深度处以获得可能的信息的最广泛的 范围。对于堆摊浸出，探针的布置能够在施工期间实施。堆积场的浸出也可以具有在施工 期间被安装的一个或多个抽吸探针106,但是由于其寿命和长期的开采，抽吸探针106可以 在堆积场建成之后安装。这可以通过形成（例如，钻孔）小的穿孔以引进抽吸探针106来 完成。在安装后，含水样本可以使用如上述描述的抽吸探针106来获得。取样安排（以及 持续时间）可以是基于监测的过程的。收集的含水样本可以被分析以测定诸如例如，温度、 氧气和其他溶解的气体、pH、电导率、金属浓度、其他溶解的阳离子和阴离子、微生物的浓度 和/或类型、和/或由于细菌消化产生的有机物质的数据。基于分析数据，可以依据例如流 动的体积、浸滤溶剂的浓度和/或待注入的空气或气体的流量来提供建议。
[0033] "原位"现场监测也可以适用于在污染的土地的清洁与净化中使用的固-液提取工 艺。应用能够包括紧邻市区的或使污染的土壤的提取和运输过于复杂的其他大型设备的被 金属污染的土壤。实例包括但不限于，冶金设备（冶炼、钢铁工业、变压器等）、具有高浓度 的矿物和金属的区域和/或运输、装载或卸载材料的场所或设备。在未被移到外部废物管 理平台的土壤已进行处理的情况下，抽吸探针106可以被用来允许后续操作的履行。抽吸 探针106允许能够被用于环境友好的监测的简单的实施。如上述描述地，抽吸探针106可 以被放置并且获得含水样本。从含水样本分析中获得的信息可以被用来证明所应用的工艺 的效率并且确定对决定净化任务的任何进一步的调整或修正。
[0034] 随着土壤或其他被降解的空间的净化，中期或长期监测可以使用已安装的抽吸探 针106来建立。抽吸探针能够被放置用于有效的监测。通常，对于同质的土地，抽吸探针 106被放置在多个深度处贯穿土壤基质进行取样。在非同质的土地中，探针106可以被放置 以考虑土壤的变化。含水样本能够从探针106中获得以监测并识别来自未完全恢复的基质 的可能的代谢物。样本可以被分析以确定物质在土壤内部的性质和它们在不同的气候条件 下如何降解和/或流通。一旦该性质是已知的，测量的安排能够被优化并且每次取样的数 量和每次取样之间的时间可以被间隔。当充分被优化时，可能抽吸探针106将不提供液相 样本，这可以表示监测系统的良好的运作和在活力区中液相的缺乏。每当情况改变时，收集 的样本可以被分析并且参数与污染物的来源有关。可以至少部分地基于分析结果提出纠正 措施，随后进行额外的监测和测试。
[0035] 抽吸探针106也可以被安装并用来在屏障被用来保护周围的环境的过程中提供 警报和/或防止泄露和损坏。在具有损坏或者产品或残留物可能向土地转移的风险的情况 下，渗漏进入周围土壤的早期发现能够允许快速的响应。
[0036] 例如，监测可以应用于具有诸如例如，不同金属（例如，铜、铀、金、镍或其他）的 "堆摊"和/或"堆积场"浸出的泄露或损失风险的工业设备、危险废物的堆积场、城市垃圾 堆积场或站点、和/或具有水池或池塘的化学工业区域。与用抽吸探针106监测结合的人 造保护屏障和/或高度防渗层的使用降低经济损失或负面的环境影响的可能性。所使用的 屏障的结构和范围能够被考虑以确定抽吸探针106的放置。抽吸探针106可以以一个或多 个深度和/或一个或多个倾斜角被坚直设置在屏障的外部。取样的时间表可以被定义来详 述设计从抽吸探针106中获得的含水样本的频率和分析。在检测到含水样本时，即时通知 可以提供给操作者。当具有含水样本时以及当不存在水溶液用于取样时，方案可以定义报 告的类型。含水样本的分析能够被用来确定泄漏物是否是与设备使用的物质类似的组成。 在某些情况下，纠正措施可以至少部分基于分析结果来建议。
[0037] 参考图3,显示图示了根据本公开内容的多个实施方案的监测和控制土壤条件的 实例的流程图。以框303开始，一个或多个抽吸探针106 (图1)可以安装在土壤基质103 (图 1)中的一个或多个深度处。土壤基质103可以包括在土壤基质103中的植物物种的根系活 力区112(图1)。一个或多个抽吸探针106可以在根系活力区112的内部。抽吸探针106 包括多孔囊203 (图2)，该多孔囊203允许当抽真空时来自土壤基质103和/或根系活力区 112的水溶液的水力传导。可以在土壤基质103中钻洞并且一个或多个抽吸探针106在一 个或多个深度处被插入。土壤基质103的样本也可以在此时、在多个深度处获得并且被分 析以确定土壤基质103的组成。在框306中，肥料溶液115 (图1)可以通过用例如滴水线 或喷洒器灌溉来提供给植物109 (图1)。FS 115的样本也可以在框306中的整个灌溉期间 的一部分时期来收集。
[0038] 在框309中，获得样本。例如，水溶液的一个样本（或多个样本）可以从抽吸探针 106 (图1)中获得。对每个抽吸探针106抽真空以引起来自土壤基质103和/或根系活力 区112(图1)的水溶液的水力传导。在预先限定的时间期间（例如，48小时）后，水溶液 的一个或多个样本从抽吸探针106中提取并被提供用于框312中的分析。含水样本可以对 pH ;导电率；诸如例如，NO3' H2PO4' HCO3' CO3 =、SO4=和/或Cr的阴离子；诸如例如，Ca++、 Mg++、K+、Na+和/或NH4+的阳离子；以及诸如例如，B、Fe、Μη、Cu、Zn、Mo、和/或尿素的微量 元素。在灌溉期间收集的FS 115的样本也可以在框309中从收集装置获得并且组成在框 312中被分析。植物组织样本和/或灌溉水样本也可以在框309中获得并在框312中被分 析。FS样本以及灌溉水样本可以对如水溶液相同的要素进行分析。组织样本可以对例如， 氮、磷、硫、氯、钙、镁、钠、钾、硼、铁、锰、铜、锌和/或钥进行分析。
[0039] 在框315中，化学组成和/或养分利用至少部分基于框312的样本分析来评价。在 根系活力区112(图1)中的化学、矿物和/或养分水平可以被检验并且与和植物物种有关 的预先限定的水平相比较。在一些实施方式中，用于比较的水平可以随植物109的物候期 变化。标记离子（其在根系活力区112中存在但通常不被植物109吸收）诸如例如，氯和 /或钠在不同深度处的浓度也可以被检验并且用来评价例如水的作物吸收和蒸发的影响。 此外，关于一种或多种标记离子的离子浓度可以被用来评价多种养分的利用。例如，氯可以 用来测定氮和/或诸如例如，NOpH 2PCV和SO4 =的其他阴离子的利用，钠可以用来测定钾、 钙、镁和/或诸如例如NH4+的其他阳离子的利用，并且氯和钠（例如，两者的平均值）的结 合可以用来测定磷或其他化学品和/或养分的利用。至少部分基于该利用，离子、化学品和 /或养分的消耗也可以被测定。土壤组成的影响也可以在评价期间被考虑。另外，植物组织 分析也可以被用来评价植物的养分吸收和/或利用。该评价也可以考虑在植物生长期间获 得的以及在田地内的不同位置处获得的分析的样本的变化。在某些情况下，分析的信息可 以与在评价期内的更广泛的农业区段信息相比较。
[0040] 纠正（或补救）措施至少部分基于框315的评价在框318中提供。例如，纠正措 施可以包括增加水的用量以稀释在根系活力区112和/或土壤基质103中的离子。在一些 实施方式中，纠正措施可以包括使用未添加诸如例如，肥料或化学品的其他添加物的灌溉 水来灌溉植物109。在其他情况下，可以提供包括在FS 115中的添加物的量或在FS 115中 的化学组分之间的比例的调整。在一些实施方式中，纠正措施可以自动地应用于FS 115的 下一次施加。在一些实施方式中，当确定纠正措施时，其他因素也可以被考虑。例如，天气 情况（例如，温度、降雨、风等）和所应用的施肥策略（例如，UF、分段法（fractionation)、 预期的DFR等）可以被考虑。
[0041] 流程图通过返回到框306重复土壤条件的监测和控制，在框306中，基于在框318 中提供的调整的另外的FS 115再次被提供给植物109。因此，土壤的条件可以以循环或连 续的方式被监测并控制以改善作物的生长和生产力。
[0042] 图4图示可以在框315 (图3)中对多个获得的样本实施的组分评价的实例。例 如灌溉水403的样本的分析可以提供包括例如，pH值、导电率（CE)、矿物质的贡献、碳酸氢 盐、盐离子等的信息406。此外，FS 115的分析可以提供关于灌溉水406的信息409,该信 息409可以包括例如pH值、导电率（CE)、添加物诸如例如化学品和/或养分对灌溉溶液的 贡献等。土壤溶液412 (例如，水溶液和/或土壤样本）也可以被分析以确定土壤组成的信 息415,诸如例如，化学品和/或养分的吸收、浸出、pH值、导电率（CE)、盐度水平等。植物 109的样本也可以被获得用于叶的分析418,叶的分析418可以被用来诊断植物109的营养 状况421。
[0043] 获得的样本的每个条件可以在框315(图3)中单独地或连同相同的或其他样本 的条件被分析和评价以确定框318 (图3)的纠正措施。例如，pH值可以贯穿植物109的根 系活力区112来评价以量化土壤基质103 (图1)的酸度并确定纠正的解决方案，如果需要 的话。通常，pH值通过调整所提供的FS 115 (图1)的组成被维持在约6-8、约6. 5-8或约 6. 5-7. 5的范围内。较低的pH值可能由于增加诸如例如，Al、Mn、Fe、Cu和Zn金属的溶解 度造成风险。pH〈5可能产生可能是有毒的Al和Mn浓度。较高的pH值降低金属的溶解度， 但是可能需要对Mn、Fe和Zn使用螯合剂。例如EDTA可以被用于pH〈6. 7, DTPA可以被用于 6. 7和7. 8之间的pH，以及EDDHA可以被用于pH>7. 8。当评价FS 115对pH值的影响时，基 于土壤样本的分析的条件也可以被考虑。
[0044] 贯穿根系活力区112的盐度条件也可以基于例如在含水样本内的导电率（EC)以 及氯和钠的含量来评价以提供在根系活力区中盐和/或肥料的积聚和盐的浸出的指示。评 价贯穿根系活力区112的EC的标准将取决于植物物种。可以被用来评价氯和Na浓度比率 的一般的标准的实例在以下表1中提供。氯的浓度比率（CR cl)是来自贯穿根系活力区112 的含水样本中的平均Cl水平与在提供的FS 115中的Cl水平的比率，以及Na的浓度比率 (CRNa)是来自贯穿根系活力区112的含水样本中的平均Na 7K平与在提供的FS 115中的Na 水平的比率。
[0045]
【权利要求】
1. 一种方法，包括： 获得从多个抽吸探针中提取的含水样本，所述抽吸探针被放置在土壤基质内的多个深 度处，所述土壤基质包括在所述土壤基质中的植物物种的根系活力区； 分析所述含水样本以确定所述土壤基质的化学组成；并且 确定被添加到提供给所述土壤基质的灌溉水中的添加物的量以至少部分基于所确定 的化学组成和所述植物物种来调整所述土壤基质的所述化学组成。
2. 如权利要求1所述的方法，其中所述多个抽吸探针的至少一个被放置在所述根系活 力区内。
3. 如权利要求2所述的方法，其中确定所述土壤基质的所述化学组成包括确定所述根 系活力区的化学组成。
4. 如权利要求1所述的方法，还包括确定被添加到提供给所述土壤基质的所述灌溉水 中的多种添加物的量以至少部分基于所述确定的化学组成和所述植物物种来调整所述土 壤基质的所述化学组成。
5. 如权利要求1所述的方法，其中所述添加物包括水。
6. 如权利要求1所述的方法，其中所述添加物包括残留的水。
7. 如权利要求1所述的方法，其中所述添加物包括肥料。
8. 如权利要求1所述的方法，还包括： 获得已被提供给所述土壤基质的肥料溶液（FS)的样本；并且 分析所述FS样本以确定所述FS的组成，其中所述确定的添加物的量至少部分基于所 述确定的FS的组成。
9. 如权利要求8所述的方法，其中所述FS在从所述多个抽吸探针中提取所述含水样本 之前的至少一个预先确定的时间已被提供给所述土壤基质。
10. 如权利要求8所述的方法，其中所述FS的样本在所述FS被提供给所述土壤基质的 整个灌溉时间期间被收集。
11. 如权利要求1所述的方法，还包括从所述多个抽吸探针中提取所述含水样本。
12. 如权利要求1所述的方法，其中对所述多个抽吸探针的每个抽真空以引起水溶液 从所述土壤基质进入每个抽吸探针的水力传导。
13. 如权利要求1所述的方法，还包括： 获得所述灌溉水的样本；并且 分析所述灌溉水的样本以确定所述灌溉水的组成，其中所述确定的添加物的量至少部 分基于所确定的灌溉水的组成。
14. 如权利要求1所述的方法，还包括： 获得在所述根系活力区中的所述植物物种的组织样本；并且 分析所述植物组织样本以确定所述植物的营养条件。
15. 如权利要求1所述的方法，还包括提供被添加到所述灌溉水中的所确定的量的添 加物以产生提供给所述土壤基质的肥料溶液（FS)。
16. 如权利要求15所述的方法，还包括： 将所述确定的量的添加物与所述灌溉水混合以产生所述FS ;并且 将所述FS施加到所述土壤基质。
17. 如权利要求16所述的方法，其中所述FS通过滴水线被施加。
18. -种方法，包括： 在土壤基质内的一定深度处安装抽吸探针； 对所述抽吸探针抽真空以引起水溶液从所述土壤基质进入所述抽吸探针的水力传 导； 在施加所述真空一段预先确定的时间后从所述抽吸探针中提取含水样本；并且 分析所述含水样本以确定在所述土壤基质的所述深度处的化学组成。
19. 如权利要求18所述的方法，还包括： 在所述土壤基质内的多个深度处安装多个抽吸探针； 对所述多个抽吸探针的每个抽真空以引起水溶液从所述土壤基质进入每个抽吸探针 的水力传导； 在施加所述真空一段预先确定的时间后从所述多个抽吸探针中提取含水样本；并且 分析所述含水样本以确定在所述土壤基质的不同深度处的化学组成。
20. 如权利要求19所述的方法，其中所述含水样本被分析以确定在所述土壤基质的不 同深度处的化学组成。
21. 如权利要求19所述的方法，其中所述多个抽吸探针的至少一个被安装在所述土壤 基质中的植物物种的根系活力区内。
22. 如权利要求21所述的方法，其中所述含水样本被分析以确定所述根系活力区的化 学组成。
23. 如权利要求22所述的方法，还包括至少部分基于所述根系活力区的所确定的化学 组成确定纠正措施。
24. 如权利要求23所述的方法，其中所述纠正措施是冲洗灌溉。
25. 如权利要求18所述的方法，还包括在所述根系活力区的不同深度处获得多个土壤 样本。
26. 如权利要求18所述的方法，还包括至少部分基于所述土壤基质的所确定的化学组 成来确定纠正措施。
27. -种方法，包括： 通过计算装置获得已被提供给包括植物物种的根系活力区的土壤基质的肥料溶液 (FS)的组成； 通过所述计算装置获得在所述根系活力区内的化学组成，所述化学组成由在所述FS 被提供给所述土壤基质后从被放置在所述根系活力区内的抽吸探针中获得的含水样本的 分析来确定； 通过所述计算装置至少部分基于所述FS组成和所述根系活力区的所述化学组成来确 定所述植物物种的养分利用；并且 通过所述计算装置提供被添加到灌溉水中以产生提供给所述土壤基质的后续的FS的 添加物的量。
28. 如权利要求27所述的方法，还包括在所述根系活力区内的多个深度处获得所述化 学组成，所述化学组成由在所述FS被提供给所述土壤基质后从被放置在所述根系活力区 的所述多个深度处的抽吸探针中获得的含水样本的分析来确定。
29. 如权利要求27所述的方法，还包括： 获得所述植物物种的营养状况，所述营养状况基于所述植物物种的组织样本的分析； 并且 至少部分基于所述植物物种的所确定的养分利用和所述营养状况来确定用于所述后 续的FS的养分的量。
30. 如权利要求27所述的方法，其中确定养分利用包括评价由所述含水样本的分析确 定的标记离子浓度。
31. 如权利要求27所述的方法，其中确定养分利用包括确定氮的利用率。
32. 如权利要求27所述的方法，其中确定养分利用包括确定钾的利用率。
【文档编号】G01N1/16GK104244697SQ201280070798
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2012年10月18日 优先权日:2012年2月27日
【发明者】艾斯塔尼斯劳·马丁尼兹·马丁尼兹 申请人:阿吉齐科技公司