全域高精度“数字土壤”炫酷登场

 
 
全域高精度“数字土壤”炫酷登场  
 

资划所供图

21年，他们抢救性收集了我国自上世纪80年代以来的大比例尺土壤调查图件和资料，并利用人工智能、人机交互等创新性技术进行时空整合，创建了我国全域高精度数字土壤。这些工作如果完全依靠人工流程，数百年时间也难以完成。

4月6日，由中国农业科学院农业资源与农业区划研究所（以下简称资划所）牵头，联合12家专业科研院所共同完成的中国高精度数字土壤，宣布通过科技成果评价。

TB级数量、多要素、100米精度、40年跨度

“数字土壤”就是数字化的土壤，它利用地理信息系统、全球定位系统、遥感技术等现代信息技术方法，模拟和重现土壤类型、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，为农业、环境和科学研究提供重要信息。

1999年以来，中国高精度数字土壤的工作得到了6个国家项目的支持。

根据此前中国农学会组织的成果评价会上，专家组一致认为，该项研究成果达到国际领先水平。张维理介绍, 这是因为“中国国土面积大，分区类型多，气候类型多，土壤类型多。我们在大数据时空整合和表达中要解决各种类型问题，很多都是其他面积小的国家可能碰不到的。问题解决得多了，技术水平自然就领先了。”

张维理介绍，项目建成的中国高精度数字土壤与五万分一土壤图籍，是我国迄今最完整和精细的土壤资源与质量科学记载。其数据量达到TB级别，覆盖我国全域；达到100米精度，而网格尺寸100米的土壤质量数据可直接供农民进行农田管理；涵盖9大图层多要素，全面反映土壤质量；时间跨度达到40年，可掌握土壤质量变化。

“与上世纪80年代相比，我国30厘米以内农田土壤有机质含量增加了9.18%。”张维理说，这得益于我国农作物产量大幅增加，土壤中的根系残留物随之增加，土壤生产力上升。未来20~30年，随着秸秆还田、退耕还林等措施的持续推进，土壤有机物含量还会继续增加。

除了土壤有机质含量，高精度数字土壤还能提供多项土壤资源与质量理化性状，其中的土体构造、质地、母质、成土条件、土壤类型等稳定性性状，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、耕层厚度等快变化性状，为了解土壤与环境质量演变提供了依据。

此外，高精度数字土壤可用于耕地保护与农田管理、农田培肥与修复、农业保险、流转土地的价值评估、适种作物评价、食品安全管理、农田氮磷流失控制、土壤污染防治与修复、水土流失防治与减灾等方面。

张维理介绍，采取边建设、边应用方式，该项成果自2003向各行业共享和开放，已为我国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、自然资源管理部门用于实施耕地保护与地力提升、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，取得了巨大社会效益和经济效益。

首创土壤大数据方法

“我们总的数据产品达到TB级，对异源数据分析工作量是海量的。”张维理告诉《中国科学报》，其中，将纸质图集和资料数字化的工作量占总体工作量的1/3，而异源数据的时空整合与表达占总体的2/3。