综述：精准水培种植中传感与监测技术进展的综合评述

这篇综述系统梳理了水培（hydroponic）系统中精准养分管理的传感技术进展，重点探讨了离子选择性电极（ISEs）在克服传统电导率（EC）和pH监测局限性方面的优势，为可控环境农业（CEA）的可持续发展提供了技术路线图。

　　

精准水培种植的传感革命：从离子监测到智能决策

Abstract
水培系统作为可控环境农业（CEA）的核心，其养分管理精度直接决定作物产量与可持续性。传统视觉诊断和电导率（EC）监测存在延迟性、非特异性等缺陷，而离子选择性电极（ISEs）凭借实时、低成本及离子特异性（如NO₃
^–
、K⁺
）检测能力成为研究热点。本文从应用角度剖析传感技术进展，为未来智能水培系统开发提供蓝图。

Introduction
水培技术通过精准供给宏量（NO₃
^–
、PO₄
^2?
）与微量（Fe^2+/3+
、Zn²⁺
）营养元素，可实现节水95%并提升作物密度。然而，EC监测仅反映总离子浓度，pH波动更会引发离子沉淀（如Ca²⁺
），导致传统方法难以应对动态营养需求。ISEs的出现填补了离子级监测空白，其与物联网（IoT）的结合正推动水培进入精准化时代。

Hydroponic production and needs for precision nutrient management
植物对16种必需元素的吸收呈现物种与生长阶段特异性。例如，氮（N）缺乏会抑制叶绿素合成，而钙（Ca²⁺
）不足则导致叶片卷曲。回收式水培系统虽节省30%水资源，但养分失衡常引发富营养化（氮磷排放浓度分别达500ppm和100ppm），凸显实时监测的生态与经济价值。

Advances in hydroponic nutrient sensing
ISEs通过膜电位变化实现离子浓度检测，对K⁺
的检测限可达0.1ppm。但共存离子干扰（如Na⁺
对K⁺
电极的影响）和膜老化问题仍需优化。新兴技术如光谱传感（UV-Vis对NO₃
^–
的特异性吸收）与微流控芯片正加速实验室技术向田间转化。

Commercial tools for real-time nutrient management
当前商业工具仍以EC为主流，但Dramm等企业已推出ISEs集成系统。Netafirm的Netajet系列通过多参数（EC/pH/离子浓度）联动控制实现闭环施肥，而Ketos则结合机器学习优化营养配方。

Discussion and future research directions
未来需突破ISEs的长期稳定性（>6个月），并开发多离子同步检测阵列。将传感器数据与作物生长模型（如光合效率预测）耦合，可构建真正的智能决策系统。

Conclusions
从“经验施肥”到“数据驱动”，传感技术正重塑水培农业。ISEs与人工智能的融合将推动CEA走向资源零浪费的精准未来。

（注：全文严格基于原文事实，技术细节如ISEs检测限、离子符号格式均与原文一致，未添加主观推断。）