近日，覆蓋中國全域的“高精度數字土壤”項目，歷經21年由中國農科院農業(yè)資源與農業(yè)區(qū)劃研究所牽頭完成。借助這項成果可以推演土壤與環(huán)境質量變化趨勢，為農業(yè)、自然資源、環(huán)境保護等部門進行土壤管理提供分區(qū)、分類的精準施策支持，為綠色農業(yè)、精準農業(yè)和智慧農業(yè)發(fā)展服務。

全方位、立體化的土壤“履歷”

由中國農科院農業(yè)資源與農業(yè)區(qū)劃研究所牽頭完成的覆蓋全中國的“高精度數字土壤”項目將全國耕地土壤狀況通過數字化呈現，一目了然。

專家介紹，數字土壤就是數字化的土壤，是指利用“3S”即地理信息系統(GIS)、全球定位系統(GPS)、遙感技術(RS)等現代信息技術方法，模擬、重現土壤類型、土壤養(yǎng)分等土壤性狀的空間分布特征。

自上世紀80年代以來，我國進行了多次土壤調查，獲得了大量土壤科學數據。然而，受當時技術限制，這些資料大多比較分散且數量稀少，而且紙質文件不耐儲存，對它們的搶救性收集刻不容緩。而“高精度數字土壤”不止是紙質資料的數字化，更通過科研人員設計的數百個模型，將全國各地40年來的數據加以整合和研究，最終建立了一個覆蓋全域、高精度的“數據庫”。

中國“高精度數字土壤”含9大圖層，具有多要素(多項土壤理化性狀)、高精度(100米數據)、多時空維度(40年土壤空間數據)特征。它以1公頃為單元，提供各地多項土壤資源與質量理化性狀，其中的土壤質量穩(wěn)定性性狀，如土體構造、質地、母質、成土條件、土壤類型等，時效性達上千年，可長久使用;而土壤有機質、酸堿度、氮磷鉀等養(yǎng)分含量以及耕層厚度等土壤質量快變化性狀，又為了解土壤與環(huán)境質量演變提供了依據。

可以說，“高精度數字土壤”是一個可以將土壤信息全方位、立體化呈現的“履歷”。

這是我國迄今最完整和精細的土壤資源與質量科學記載，為了解和掌握我國土壤與環(huán)境質量演變提供了科學依據，也使中國在全球疆域較大的國家中，成為首個擁有具時空維度高精度數字土壤的國家。

未來土壤變化也能預報

中國“高精度數字土壤”項目第一完成人、中國農科院農業(yè)資源與農業(yè)區(qū)劃研究所研究員張維理表示，未來將“高精度數字土壤”數據加載到耕地機械、施肥機械和灌溉機械芯片中，可實現精確施肥、耕作與灌溉;“高精度數字土壤”可以通過對土壤中多種元素的分析，找到不同區(qū)域土壤的適種作物，比如一塊地是適合種葡萄，還是更適合種板栗;還可以對重點農區(qū)和流域實現分區(qū)、分類、量化管理，能在減少農用化學品投入的同時，增加作物產量，提高農民收入，讓百姓餐桌上的食品更安全。

此外，“高精度數字土壤”還可用于農田培肥與修復、農業(yè)保險、流轉土地的價值評估、土壤污染防治與修復、水土流失防治與減災等方面。

據了解，2003年起至今，“高精度數字土壤”項目已被我國60余家專業(yè)科研機構用于耕地質量演變、流域氮磷流失量估算、環(huán)境容量測算、溫室氣體減排、醫(yī)藥、水利、林業(yè)、測繪等方面的科學研究，推動了這些領域的創(chuàng)新研究，提升了我國科學研究基礎數據條件;并為全國31個省、市、自治區(qū)的農業(yè)、環(huán)境、面源污染防治、土地整治、測土配方施肥、基本農田建設等國家工程服務，取得了巨大的社會效益和經濟效益。

河南省農科院張玉亭研究員告訴科技日報記者，放眼全球，數字土壤也發(fā)揮了巨大的作用。他介紹，2011年，“全球數字化土壤制圖計劃”啟動，為人類與饑餓、貧困和氣候變化的抗爭提供至關重要的數據資料，將幫助非洲農民生產更多糧食，解決饑餓和貧窮問題，并提供減緩氣候變化所需的土壤含碳數據。

“未來，土壤變化也可以進行預報，就像天氣預報一樣。目前我們已經可以做到宏觀預報。近幾年來，我們幾乎每年都給農業(yè)部等相關部門上報土壤數據。”張維理說。

當前，我國的“高精度數字土壤”尚不能對每一塊地的土壤變化進行監(jiān)測和預報。張維理認為，要做到這一點，還需要10年左右。“當前，已經有一些農業(yè)發(fā)達的國家可以做到精準預報了，比如荷蘭。我國還有很大的發(fā)展空間。”