“高精度数字土壤”探寻中国耕地状况

最近，在中国农业科学院农业资源与农业区划研究所的领导下，覆盖全国的“高精度数字土壤”项目已经完成了21年。该成果可用于推断土壤和环境质量的变化趋势，为农业、自然资源、环境保护等部门的土壤管理提供准确的政策支持，为绿色农业、精准农业和智慧农业的发展服务。

全方位立体土壤“简历”

由中国农业科学院农业资源与农业区划研究所牵头的“高精度数字土壤”项目覆盖了整个中国，并以数字方式呈现了中国的耕地状况，一目了然。

专家称，数字土壤是数字土壤，是指利用“3S”即地理信息系统、全球定位系统、遥感技术等现代信息技术手段模拟和再现土壤类型、土壤养分等土壤性质的空间分布特征。

自20世纪80年代以来，中国进行了多次土壤调查，获得了大量土壤科学数据。但是，受当时技术的限制，这些数据大多分散，数量少，纸质文件不耐储存，抢救性收集迫在眉睫。“高精度数字土壤”不仅仅是纸质数据的数字化，而是通过科研人员设计的数百个模型，对全国40年的数据进行整合和研究。最后，建立了一个覆盖全球、精度高的“数据库”。

中国的“高精度数字土壤”包含9层，其特征是多元素(土壤的多种物理和化学性质)、高精度(100米数据)和多时空维度(40年的土壤空间数据)。它以1公顷为单位，在不同的地方提供不同的土壤资源和优质的理化性质。其中，土壤质量稳定特性，如土壤结构、质地、母质、成土条件、土壤类型等。具有数千年的时间敏感性，可长期使用。然而，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速变化的特性，也为了解土壤和环境质量的演变提供了依据。

可以说，“高精度数字土壤”是一份能够全方位、立体呈现土壤信息的“简历”。

这是迄今为止我国土壤资源和质量最完整、最详细的科学记录。这为了解和掌握我国土壤和环境质量的演变提供了科学依据。这也使中国成为全球国土面积最大的国家中第一个拥有高精度时空数字土壤的国家。

未来的土壤变化也是可以预测的

中国“高精度数字土壤”项目第一完成人、中国农业科学院农业资源与农业区划研究所研究员张伟丽表示，未来“高精度数字土壤”数据将加载到农田机械、施肥机械和灌溉机械的芯片中，实现精确施肥、耕作和灌溉。“高精度数字土壤”可以通过分析土壤中的各种元素，如一块土地是否适合种植葡萄或板栗，找到适合不同地区土壤的作物；它还可以实现重点农业区和流域的分区、分类和定量管理。它可以减少农药的投入，提高作物产量，增加农民收入，并使餐桌上的食物对普通人来说更安全。

此外，“高精度数字土壤”还可用于农田施肥与恢复、农业保险、划拨土地价值评估、土壤污染防治与恢复、土壤侵蚀防治等。

据了解，自2003年以来，“高精度数字土壤”项目已被中国60多个专业科研机构用于农田质量演变、流域氮磷流失估算、环境容量估算、绿化等领域的科学研究

河南省农业科学院研究员张玉婷告诉《科学日报》，数字土壤在世界上也发挥了巨大的作用。他介绍说，2011年启动了“全球数字土壤测绘计划”，为人类抗击饥饿、贫困和气候变化提供重要数据。它将帮助非洲农民生产更多的粮食，解决饥饿和贫困问题，并提供缓解气候变化所需的土壤碳数据。

“将来，土壤变化也可以预测，就像天气预报一样。目前，我们已经能够做出宏观预测。近年来，我们几乎每年都向农业部和其他相关部门报告土壤数据。”张伟丽说。

目前，中国的“高精度数字土壤”仍无法监测和预测每个地块的土壤变化。张伟丽认为，实现这一目标还需要10年左右的时间。“目前，已经有一些农业发达的国家能够做出准确的预测，比如荷兰。我们国家还有很大的发展空间。”