4月6日，澎湃新聞?dòng)浾邚闹袊?guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院獲悉，該院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所牽頭，首次創(chuàng)建了覆蓋中國(guó)全域的高精度數(shù)字土壤。該科技項(xiàng)目啟動(dòng)于1999年，在科技部5個(gè)基礎(chǔ)性工作重點(diǎn)項(xiàng)目、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目支持下歷時(shí)21年完成。
該項(xiàng)成果的目標(biāo)是對(duì)中國(guó)自上世紀(jì)80年代以來(lái)投入巨資完成的大比例尺土壤調(diào)查圖件和資料進(jìn)行搶救性收集和時(shí)空整合，滿(mǎn)足各行業(yè)對(duì)高精度土壤科學(xué)數(shù)據(jù)的迫切需求。值得注意的是，這是中國(guó)迄今最完整和精細(xì)的土壤資源與質(zhì)量科學(xué)記載，為了解和掌握中國(guó)土壤與環(huán)境質(zhì)量演變提供了科學(xué)依據(jù)，也使中國(guó)在全球疆域較大國(guó)家中，成為首個(gè)完成具時(shí)空維度高精度數(shù)字土壤的國(guó)家。
所謂的“數(shù)字土壤”即指數(shù)字化的土壤，利用“3S”（地理信息系統(tǒng)GIS、全球定位系統(tǒng)GPS、遙感技術(shù)RS）等現(xiàn)代信息技術(shù)方法，模擬、重現(xiàn)土壤類(lèi)型、土壤養(yǎng)分等土壤性狀的空間分布特征。
高精度數(shù)字土壤含九大圖層，具有多要素（多項(xiàng)土壤理化性狀）、高精度（100米數(shù)據(jù)）、時(shí)空維度（40年土壤空間數(shù)據(jù)）特征。能以1公頃為單元提供各地多項(xiàng)土壤資源與質(zhì)量理化性狀，其中的土壤質(zhì)量穩(wěn)定性性狀，如土體構(gòu)造、質(zhì)地、母質(zhì)、成土條件、土壤類(lèi)型等，時(shí)效性達(dá)上千年，可長(zhǎng)久使用；而土壤有機(jī)質(zhì)、酸堿度、氮、磷、鉀等養(yǎng)分含量、耕層厚度等土壤質(zhì)量快變化性狀，為了解土壤與環(huán)境質(zhì)量演變提供了依據(jù)。
“高精度的數(shù)字土壤可以直觀和多維顯示土壤的資源和質(zhì)量狀況，是農(nóng)業(yè)環(huán)境和科學(xué)研究必不可少的一個(gè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。”成果第一完成人、中國(guó)農(nóng)科院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所張維理研究員介紹。
不過(guò)，將大區(qū)域范圍不同來(lái)源調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)空整合和表達(dá)不僅數(shù)字化工程量浩大，更需要解決一系列科學(xué)和技術(shù)層面難題，受到方法制約，各國(guó)相關(guān)進(jìn)展緩慢。
“如果我們按照常規(guī)方法用人工來(lái)完成，大致算了一下，靠我們現(xiàn)有人員沒(méi)有600年是完不成的。”張維理團(tuán)隊(duì)則將數(shù)據(jù)科學(xué)、人工智能及人機(jī)交互設(shè)計(jì)融入土壤學(xué)研究領(lǐng)域，以方法創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新帶動(dòng)土壤時(shí)空大數(shù)據(jù)構(gòu)建。
“從中年干到老年”的張維理表示，“盡管是21年，但仍然是很高效，因?yàn)槲覀儐?dòng)比很多國(guó)家都晚，但是現(xiàn)在完成的進(jìn)度還是比較快的。”
據(jù)介紹，采取邊建設(shè)、邊應(yīng)用方式，該項(xiàng)成果已為國(guó)內(nèi)60余家專(zhuān)業(yè)科研機(jī)構(gòu)用于進(jìn)行耕地質(zhì)量演變、流域氮磷流失量估算、環(huán)境容量測(cè)算、溫室氣體減排、醫(yī)藥、水利、林業(yè)、測(cè)繪等方面的科學(xué)研究，推動(dòng)了這些領(lǐng)域的創(chuàng)新研究；并為全國(guó)31個(gè)省、市、自治區(qū)的農(nóng)業(yè)、環(huán)境、自然資源管理部門(mén)用于實(shí)施耕地保護(hù)與地力提升、面源污染防治、土地整治、測(cè)土配方施肥、基本農(nóng)田建設(shè)等國(guó)家工程，取得了巨大社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
張維理同時(shí)強(qiáng)調(diào)，數(shù)字土壤只是科學(xué)數(shù)據(jù)，將其應(yīng)用于各行業(yè)還需要做進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，比如數(shù)字地圖是汽車(chē)導(dǎo)航的基礎(chǔ)，但地圖本身不能導(dǎo)航，中間還需要有應(yīng)用系統(tǒng)。她呼吁農(nóng)業(yè)科研領(lǐng)域應(yīng)當(dāng)更重視應(yīng)用研究，解決更多事關(guān)“吃飯”的實(shí)際問(wèn)題，“中國(guó)是一個(gè)人口大國(guó)和農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)問(wèn)題那么多，我們應(yīng)該拿出自己的特色來(lái)。”
張維理舉例介紹，未來(lái)可將高精度數(shù)字土壤加載到耕地機(jī)械、施肥機(jī)械和灌溉機(jī)械芯片中，可實(shí)現(xiàn)精確施肥、耕作與灌溉。利用土壤時(shí)空大數(shù)據(jù)，對(duì)重點(diǎn)農(nóng)區(qū)和流域?qū)崿F(xiàn)分區(qū)、分類(lèi)、量化的管理，能在減少農(nóng)用化學(xué)品投入量的同時(shí)，增加作物產(chǎn)量，提高農(nóng)民收入和發(fā)展農(nóng)業(yè)，在保證中國(guó)糧食安全、環(huán)境安全的同時(shí)，使得餐桌上的食品更安全。
值得一提的是，此前的3月20日，中國(guó)農(nóng)學(xué)會(huì)以視頻會(huì)議形式組織召開(kāi)了“中國(guó)高精度數(shù)字土壤構(gòu)建與應(yīng)用”科技成果鑒定會(huì)。由土壤學(xué)、農(nóng)業(yè)信息學(xué)、農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境、自然地理學(xué)、農(nóng)學(xué)等五個(gè)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的8位知名專(zhuān)家組成評(píng)價(jià)咨詢(xún)專(zhuān)家組。專(zhuān)家組高度評(píng)價(jià)項(xiàng)該目組主要研究人員能從國(guó)家需求出發(fā)，堅(jiān)持21年挑戰(zhàn)國(guó)際難題的科學(xué)精神；一致認(rèn)為該項(xiàng)成果無(wú)論科學(xué)意義，還是應(yīng)用價(jià)值，整體水平達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先。
