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科技

掬一抔“高精度数字土壤”看透我国耕地状况

时间:2020-04-14 13:43:28  作者:乔地  来源:新华网  浏览:139  评论:0

   近日,覆盖中国全域的“高精度数字土壤”项目,历经21年由中国农科院农业资源与农业区划研究所牵头完成。借助这项成果可以推演土壤与环境质量变化趋势,为农业、自然资源、环境保护等部门进行土壤管理提供分区、分类的精准施策支持,为绿色农业、精准农业和智慧农业发展服务。

  全方位、立体化的土壤“履历”

  由中国农科院农业资源与农业区划研究所牵头完成的覆盖全中国的“高精度数字土壤”项目将全国耕地土壤状况通过数字化呈现,一目了然。

  专家介绍,数字土壤就是数字化的土壤,是指利用“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。

  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。然而,受当时技术限制,这些资料大多比较分散且数量稀少,而且纸质文件不耐储存,对它们的抢救性收集刻不容缓。而“高精度数字土壤”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”。

  中国“高精度数字土壤”含9大图层,具有多要素(多项土壤理化性状)、高精度(100米数据)、多时空维度(40年土壤空间数据)特征。它以1公顷为单元,提供各地多项土壤资源与质量理化性状,其中的土壤质量稳定性性状,如土体构造、质地、母质、成土条件、土壤类型等,时效性达上千年,可长久使用;而土壤有机质、酸碱度、氮磷钾等养分含量以及耕层厚度等土壤质量快变化性状,又为了解土壤与环境质量演变提供了依据。

  可以说,“高精度数字土壤”是一个可以将土壤信息全方位、立体化呈现的“履历”。

  这是我国迄今最完整和精细的土壤资源与质量科学记载,为了解和掌握我国土壤与环境质量演变提供了科学依据,也使中国在全球疆域较大的国家中,成为首个拥有具时空维度高精度数字土壤的国家。

  未来土壤变化也能预报

  中国“高精度数字土壤”项目第一完成人、中国农科院农业资源与农业区划研究所研究员张维理表示,未来将“高精度数字土壤”数据加载到耕地机械、施肥机械和灌溉机械芯片中,可实现精确施肥、耕作与灌溉;“高精度数字土壤”可以通过对土壤中多种元素的分析,找到不同区域土壤的适种作物,比如一块地是适合种葡萄,还是更适合种板栗;还可以对重点农区和流域实现分区、分类、量化管理,能在减少农用化学品投入的同时,增加作物产量,提高农民收入,让百姓餐桌上的食品更安全。

  此外,“高精度数字土壤”还可用于农田培肥与修复、农业保险、流转土地的价值评估、土壤污染防治与修复、水土流失防治与减灾等方面。

  据了解,2003年起至今,“高精度数字土壤”项目已被我国60余家专业科研机构用于耕地质量演变、流域氮磷流失量估算、环境容量测算、温室气体减排、医药、水利、林业、测绘等方面的科学研究,推动了这些领域的创新研究,提升了我国科学研究基础数据条件;并为全国31个省、市、自治区的农业、环境、面源污染防治、土地整治、测土配方施肥、基本农田建设等国家工程服务,取得了巨大的社会效益和经济效益。

  河南省农科院张玉亭研究员告诉科技日报记者,放眼全球,数字土壤也发挥了巨大的作用。他介绍,2011年,“全球数字化土壤制图计划”启动,为人类与饥饿、贫困和气候变化的抗争提供至关重要的数据资料,将帮助非洲农民生产更多粮食,解决饥饿和贫穷问题,并提供减缓气候变化所需的土壤含碳数据。

  “未来,土壤变化也可以进行预报,就像天气预报一样。目前我们已经可以做到宏观预报。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。”张维理说。

  当前,我国的“高精度数字土壤”尚不能对每一块地的土壤变化进行监测和预报。张维理认为,要做到这一点,还需要10年左右。“当前,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。我国还有很大的发展空间。”(记者 乔地)


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