精确在线土壤检测肥力

精确判读土壤检测掌握肥力
    土壤也要检测！氮、磷、钾是植物成长所需重要养分，各家土壤肥力不同，作物需求各异，何时施肥？施什么肥？比例如何？是老农秘而不传的经验谈。工研院开发的「土壤肥力检测检测套组」，30分钟就能检测出土壤中氮、磷、钾的含量，帮助农民快速订立施肥方针，在植株需要营养的关键时刻，即刻提供补给。「土壤肥力检测检测套组」可快速检测出土壤中氮、磷、钾含量，让农民即时订立施肥方针，提供补给。如同人要吃东西，土壤也需从肥料中获得营养。以往农民采用观察法，判断植株特征给予肥料，比如叶片黄了，就加重氮肥：叶片枯了，就增加钾肥。但施肥不像特效药，能马上改善病征，必须经过代谢才有效果，当植株有问题时，想再追肥，往往已无济于事，因此需即时掌握土壤肥力，及时施肥。 检测套组国产化适宜风土
目前国内农业试验所及各区农业改良场，皆有提供免费的土壤肥力诊断服务，却因检查项目详细，需耗时1个月，无法即时改善植株问题。对农试所来说，1年检测数量高达3万件，检测成本约1,500万元，所费不赀。
另一个快速解决方案，则是利用土壤检测试剂。以国外检测套组来说，只检测氮、磷、钾等影响肥力的三大要素，不考虑萃取时间约半小时就能知道结果，但国外的检测套组和数值指标并不适用于土壤，工研院材料与化工研究所经理黄静萍表示，「检测试剂是一个很好的工具，但如果没有搭配地域特性，对农夫的效益不大。」
于是在2019年，工研院与农试所展开合作，投入国产化的土壤肥力检测检测，操作方法很简单，将田地土壤放入萃取瓶中加水，再加入萃取试剂，摇晃1分钟然后静置30秒后，即得到融出氮、磷、钾的澄清液体，再放入呈色盒，放入呈色试剂，观察颜色的深浅变化，只要30分钟，就能知道土壤的氮、磷、钾浓度。
专利试剂配方加数位判读准确率达8成
黄静萍指出，虽然工研院和国外一样采用呈色的方式，但工研院的技术有四大突破。首先是萃取试剂的配方研发，由于检测是利用水萃取出土壤里待测的氮、磷、钾离子，但当土壤分散在水里时，「就像烂泥巴一样，水是浊的，」国外检测是透过沉淀方式，等水变干净，「快的话等到隔天，但有些土等1个月也不见得会澄清。」于是工研院研发萃取试剂，仅捕捉让土壤变混浊的微小粒子，却会放过氮、磷、钾离子，只要摇晃后等待短短30秒就能得到干净的萃取液。
第二是呈色试剂的配方研发。黄静萍表示，呈色反应跟温度和时间有关，在大太阳底下和在冷气房里的颜色反应不同；而时间则与反应速度有关，「就像新冠的检测试剂，之所以要等15分钟，就是要等它完全反应才准，太快或太慢都不行；如果反应速度没有控制好，颜色就会一直改变。」于是团队在研究呈色试剂的配方时，把温度和时间全都考量在内，才找出最佳配方。
第三是呈色盒为独家专利设计。它是透明盒子，光线、角度都会影响人眼对颜色的判断，于是团队在盒子外侧加上阻挡阳光的遮光层，把光的干扰消除7成。而呈色盒外的对照色卡，国外产品是由浅到深的方式排列，但团队采取错位的方式呈现颜色，「因为人眼会视觉疲劳，依序排列容易感到疲累，错位设计是为了扰乱视觉，让你更容易对照。」
最后，除了肉眼判断还不够，团队更进一步提供数位判读服务，农民只要用手机拍下液体颜色，上传云端，AI演算法会自动匡列色卡辨识比较颜色相似度，直接显示氮、磷、钾比对色阶，将比对准确率从肉眼判读的5成提升至8成。
大数据分析建立完整施肥平台
这套检测套组除了快速和准确率高等优势外，更节省农民成本。国外套组检测1次要100元，工研院透过推出试剂补充包的方式，将成本大减一半。从施肥角度来看，掌握土壤肥力也能避免过度施肥，约可减少20%〜50%的施肥量，若以1公顷肥料成本年省2,000元、全台稻米耕种面积26.3万公顷来计算，1年就能省下高达5.3亿元的肥料费用。
先前工研院的团队已在高雄湖内、云林土库和台中神冈等地，完成青花菜、玉米、花生、芦笋、火龙果等作物的样本实测，最近也将导入台糖的甘蔗田，从今年开始，团队更选定恒春的洋葱田，进行长期的场域验证。
团队还有一个更大的目标，透过长期搜集检测数据，连结地区、植株、土壤肥力和施肥的关系，建立完整资料库平台，提供农民精准的施肥建议。从土壤检测模组到大数据分析，农业的智慧化在科技的帮助下，正大步向前迈进。