切换到宽版
  • 525阅读
  • 0回复

土壤也有大数据 我国建成覆盖全域的高精度数字土壤 [复制链接]

上一主题 下一主题
离线朋晗玥
 

经典好玩的游戏

      新京报讯(记者 周怀宗)天覆地载,万物生于土中,土壤生命生存的基础要素之一,但如何认识土壤、管理土壤,让土壤更好地为人类服务?4月6日,中国农科院发布消息称,由中国农业科学院农业资源与农业区划研究所牵头完成的一项名为“高精度数字土壤”科研项目完成。该项目耗时21年,含九大图层,包含多项土壤数据,同时整合了长达40年的土壤数据,是我国迄今为止最完整、最精细的土壤资源与质量的科学记载,此外,“土壤大数据”还有分析、预报土壤变化等功能,对土壤资源利用与环境管控中进行分区、分类的精准施策具有重要意义。
      

      
      什么是数字土壤?
      
      什么是“数字土壤”?该成果完成第一人、中国农业科学院农业资源与农业区划研究所张维理研究员介绍,“数字土壤”是利用“3S”,即地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)、遥感技术(RS)等现代信息技术方法,模拟、重现土壤类型、土壤养分等土壤性状的空间分布特征。“高精度数字土壤”能直观、精细展现土壤资源与质量状况。
      
      我国人均耕地资源紧缺,因此,掌握土壤质量状况,更有利于精准耕作,发挥耕地的作用。因此,自上世纪80年代以来,我国进行了多次土壤调查,获得了大量土壤科学数据。不过,受当时的技术限制,这些资料大多比较分散且份数稀少,张维理介绍,“一个县的纸质手绘图件,也就2-3份,且有些已经存放了40年。其中的数据本身,可能上万年都还有效,因为土壤中有些基础的东西,演变是非常缓慢的。但纸质文件不耐储存,对它们的抢救性收集刻不容缓”。
      
      该“数字土壤”项目于1999年启动,随着科技的进步,越来越多的科技手段被运用到“数字土壤”项目中,包括人工智能、人机交互等技术。
      
      张维理介绍,“数字土壤”不止是纸质资料的数字化,更通过科研人员设计的数百个模型,将全国各地40年来的数据加以整合和研究,最终建立了一个覆盖全域、高精度的“数据库”。
      
      数字土壤能做什么?
      
      据了解,构建完成的中国“高精度数字土壤”还有9大图层,包含土壤理化性状、土壤和环境容量、中微量养分含量等状况。其精度可以达到100米×100米,即1公顷。这意味着,每公顷耕地都有数十项土壤数据,可以直接供农民进行农田管理。
      

      
      张维理介绍,比如农田管理,把全国的数据导入到机载的智能装置里,就可以实现精准的施肥和农田管理,这也是现代农业机械主要的考核指标之一。
      
      “高精度数字土壤”还可以帮助进行“土壤的培肥和障碍农田的修复”,张维理介绍,如酸化的土壤,水土流失的土壤都在什么地方,怎么修复?都需要用到这个数据。
      
      “适种作物评价”,即通过对土壤中多种元素的分析,找到不同区域中土壤的适种作物,“比如一块地,是适合种葡萄,还是更适合种板栗,是可以分析出来的”,张维理说。
      
      “高精度数字土壤”对农田氮磷流失控制、土壤污染防治与污染土壤修复、水土流失防治与减灾等,也都有非常重要的意义。
      
      此外,张维理表示,“高精度数字土壤”还可以帮助科学家进行气候变化、碳足迹等方面的科学研究。
      
      我国耕地有机质平均含量提升
      
      据介绍,该数据库包含了全国40年来的数据,张维理表示,“我们将40年来多次土壤调查的数据,进行了时空整合,并用成图来表达。通过大数据可以看出,我国0-30公分的农田土壤有机质含量在过去的40年中增加了大约9%,而且根据分析,在未来20年中还要继续增加。”
      
      尽管近年来我国一直在加强耕地轮作的工作,但过去数十年高强度的耕作,仍然对一些地方的土壤造成了较大的影响,比如众所周知的东北黑土地变薄。
      
      然而,大数据却显示,在全国范围内,土壤有机质并没有减少,反而在增加?为何会出现这样的情况?
      
      张维理解释说,“土壤有机质的变化是一个长期过程,可能需要30年才能看出明显的变化。过去40年的数据显示,在一部分地方,农田有机质含量确实在降低,比如东北三省、内蒙古靠近东北的一部分。但在其他地方如黄淮平原等,有机质含量却在提升,所以总体是提升的。我国农田有机质含量平均水平为1.98%,过去四十年中,相对量提高了9%。即相对于原本的含量来说提升了9%”。
      
      为何农田有机质会提升?张维理说,“这和农作物产量增加有关,和上世纪80年代比,我们产量增加了1倍,这意味着,更多的农作物根系残留物留在了土壤中,这是有机质增加的主要原因。此外,我们判断,在未来20年中,增加的趋势仍在延续,也就是说,还会增加。这是因为,产量还在提升,同时,这些年来我推行的秸秆还田,也会逐渐发挥作用。”
      
      有机质含量提升是否意味着土壤变得更肥沃?张维理表示,“一般来说,衡量土壤肥力的过程中,有机质含量占有很大的比重,所以在某些情况下,确实可以认为土壤变肥沃了。不过,也要注意土壤养分非均衡化的问题,同时,有机质含量在浅层较高、深层较低的情况也应注意。”
      
      像预报天气一样预报土壤变化
      
      从项目启动到完成,“高精度数字土壤”历经21年。同时,该项目在建设过程中,已经开始提供服务。
      

      
      据介绍,项目采取边建设边应用的方式进行,从2003年起至今,已为我国60余家专业科研机构提供数据进行相关研究,并为31个省、市、自治区的农业、环境、自然资源管理部门提供数据,用于实施耕地保护与地力提升等国家工程。
      
      在未来,“高精度数字土壤”还将提供更多的产品和服务。张维理介绍说,“土壤变化也可以进行预报,就像天气预报一样。目前我们可以做到宏观预报,事实上,近几年来,我们几乎每年都给农业部等相关部门上报土壤数据。”
      

      
      那么,是否能够对每一块地的土壤变化进行监测和预报,给种植者提供更精准的数据呢?张维理认为,要做到这一点,还需要10年左右。“已经有一些农业发达的国家,可以做到精准预报了,比如荷兰。我国是农业大国,但还不是农业强国,农业科技起步较晚,还有很大的发展空间。在土壤数据预报方面,种植者当然希望知道自己的土地上,土壤的情况是怎样的,种植什么作物合适?该进行什么样的土壤管理?要具体到这个程度,我们可能还需10年。当然,土壤预报和天气预报还是有区别的,比如不需要每天都报一次,因为土壤的变化是相对缓慢的,一般来说,两三年预报一次就够了。”
      
      新京报记者 周怀宗
      
      编辑 张树婧 校对 王心
      
      
快速回复
限80 字节
如果您在写长篇帖子又不马上发表,建议存为草稿
 
上一个 下一个