4月6日，澎湃新聞記者從中國農業(yè)科學院獲悉，該院農業(yè)資源與農業(yè)區(qū)劃研究所牽頭，首次創(chuàng)建了覆蓋中國全域的高精度數(shù)字土壤。該科技項目啟動于1999年，在科技部5個基礎性工作重點項目、中國農業(yè)科學院科技創(chuàng)新工程等項目支持下歷時21年完成。
該項成果的目標是對中國自上世紀80年代以來投入巨資完成的大比例尺土壤調查圖件和資料進行搶救性收集和時空整合，滿足各行業(yè)對高精度土壤科學數(shù)據的迫切需求。值得注意的是，這是中國迄今最完整和精細的土壤資源與質量科學記載，為了解和掌握中國土壤與環(huán)境質量演變提供了科學依據，也使中國在全球疆域較大國家中，成為首個完成具時空維度高精度數(shù)字土壤的國家。
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RS）等現(xiàn)代信息技術方法，模擬、重現(xiàn)土壤類型、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（多項土壤理化性狀）、高精度（100米數(shù)據）、時空維度（40年土壤空間數(shù)據）特征。能以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、耕層厚度等土壤質量快變化性狀，為了解土壤與環(huán)境質量演變提供了依據。
“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量狀況，是農業(yè)環(huán)境和科學研究必不可少的一個基礎數(shù)據?！背晒谝煌瓿扇?、中國農科院農業(yè)資源與農業(yè)區(qū)劃研究所張維理研究員介紹。
不過，將大區(qū)域范圍不同來源調查數(shù)據進行時空整合和表達不僅數(shù)字化工程量浩大，更需要解決一系列科學和技術層面難題，受到方法制約，各國相關進展緩慢。
“如果我們按照常規(guī)方法用人工來完成，大致算了一下，靠我們現(xiàn)有人員沒有600年是完不成的。”張維理團隊則將數(shù)據科學、人工智能及人機交互設計融入土壤學研究領域，以方法創(chuàng)新和技術創(chuàng)新帶動土壤時空大數(shù)據構建。
“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，因為我們啟動比很多國家都晚，但是現(xiàn)在完成的進度還是比較快的?！?/p>
據介紹，采取邊建設、邊應用方式，該項成果已為國內60余家專業(yè)科研機構用于進行耕地質量演變、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；并為全國31個省、市、自治區(qū)的農業(yè)、環(huán)境、自然資源管理部門用于實施耕地保護與地力提升、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，取得了巨大社會效益和經濟效益。
張維理同時強調，數(shù)字土壤只是科學數(shù)據，將其應用于各行業(yè)還需要做進一步開發(fā)，比如數(shù)字地圖是汽車導航的基礎，但地圖本身不能導航，中間還需要有應用系統(tǒng)。她呼吁農業(yè)科研領域應當更重視應用研究，解決更多事關“吃飯”的實際問題，“中國是一個人口大國和農業(yè)大國，農業(yè)問題那么多，我們應該拿出自己的特色來。”
張維理舉例介紹，未來可將高精度數(shù)字土壤加載到耕地機械、施肥機械和灌溉機械芯片中，可實現(xiàn)精確施肥、耕作與灌溉。利用土壤時空大數(shù)據，對重點農區(qū)和流域實現(xiàn)分區(qū)、分類、量化的管理，能在減少農用化學品投入量的同時，增加作物產量，提高農民收入和發(fā)展農業(yè)，在保證中國糧食安全、環(huán)境安全的同時，使得餐桌上的食品更安全。
值得一提的是，此前的3月20日，中國農學會以視頻會議形式組織召開了“中國高精度數(shù)字土壤構建與應用”科技成果鑒定會。由土壤學、農業(yè)信息學、農業(yè)資源與環(huán)境、自然地理學、農學等五個專業(yè)領域的8位知名專家組成評價咨詢專家組。專家組高度評價項該目組主要研究人員能從國家需求出發(fā)，堅持21年挑戰(zhàn)國際難題的科學精神；一致認為該項成果無論科學意義，還是應用價值，整體水平達到國際領先。
