我国陆地面积有960万平方公里，约占地球陆地总面积的1/15。长期以来，国土每处土地的土质、结构和理化指标什么样，差不多只有当地清楚。日前，中国农业科学院完成一项历经21年的基础性重点科研项目——首次创建了覆盖我国全域的高精度数字土壤。现在一张高科技“数字土壤”图，让全国的土地大数据全都非常的清晰明了。

　　多维度显示全国土壤情况

　　所谓的“数字土壤”即指数字化的土壤，利用“3S”（地理信息系统GIS、全球定位系统GPS、遥感技术RS）等现代信息技术方法，模拟、重现土壤类型、土壤养分等土壤性状的空间分布特征。

　　高精度数字土壤含九大图层，具有多要素（多项土壤理化性状）、高精度（100米数据）、时空维度（40年土壤空间数据）特征。能以1公顷为单元提供各地多项土壤资源与质量理化性状，其中的土壤质量稳定性性状，如土体构造、质地、母质、成土条件、土壤类型等，时效性达上千年，可长久使用；而土壤养分含量、耕层厚度为了解土壤与环境质量演变提供了依据。

　　“高精度的数字土壤可以直观和多维显示土壤的资源和质量状况，是农业环境和科学研究必不可少的一个基础数据。”成果第一完成人、中国农科院农业资源与农业区划研究所张维理研究员介绍。

　　该项成果的目标是对中国自上世纪80年代以来投入巨资完成的大比例尺土壤调查图件和资料进行抢救性收集和时空整合，满足各行业对高精度土壤科学数据的迫切需求。值得注意的是，这是中国迄今最完整和精细的土壤资源与质量科学记载，为了解和掌握中国土壤与环境质量演变提供了科学依据，也使中国在全球疆域较大国家中，成为首个完成具有时空维度的高精度数字土壤的国家。

　　21年完成土壤大数据构建

　　由中国农科院联合我国12家专业科研院共同研究完成的“中国高精度数字土壤构建与应用”科技成果通过了国家鉴定。该科技项目启动于1999年，历时21年完成。

　　耕地问题是农业面临的第二大挑战，关系到粮食安全与环境安全。虽然我国提出了严格的耕地保护制度和耕地总量动态平衡制度，但未来耕地面积减少将是一种不可避免的长期趋势，这种趋势只能减缓而不能遏制，18亿亩耕地红线面临最为严峻的考验。

　　因此，掌握土壤质量状况，更有利于精准耕作，发挥耕地的作用。自上世纪80年代以来，我国进行了多次土壤调查，获得了大量土壤科学数据。

　　不过，受当时的技术限制，这些资料大多比较分散且份数稀少。张维理博士介绍：“一个县的纸质手绘图件，也就2~3份，且有些已经存放了40年。其中的数据本身，可能上万年都还有效，因为土壤中有些基础的东西，演变是非常缓慢的。但纸质文件不耐储存，对它们的抢救性收集刻不容缓。”

　　“如果我们按照常规方法用人工来完成，大致算了一下，靠我们现有人员没有600年是完不成的。”张维理说。张维理团队将数据科学、人工智能及人机交互设计融入土壤学研究领域，以方法创新和技术创新带动土壤时空大数据构建。“从中年干到老年”的张维理表示，尽管是21年，并且我们比很多国家启动都晚，但仍然很高效，现在完成的进度还是比较快的。

　　未来可精准预测土壤变化

　　近年来，据中国农科院土壤肥料研究所在全国的田间定位实验与调查显示，我国各主要农区广泛存在的不合理耕作、过度种植、农用化学品大量投入和沟渠设施老化等问题，已经导致农田土壤普遍性的耕层变薄，养分非均衡化严重，耕地土壤基础地力不断下降。

　　是否能够对每一块地的土壤变化进行监测和预报，给种植户提供更精准的数据呢？张维理博士认为，要做到这一点，还需要10年左右。已经有一些农业发达的国家，可以做到精准预报了，比如荷兰。

　　万物土中生。这项研究的一些成果已被60多家科研机构用于进行耕地质量演变、环境容量测算、流域氮磷流失量估算、温室气体减排等方面的科学研究，并被各地农业、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、基本农田建设等工程。

　　在未来，“高精度数字土壤”还将提供更多的产品和服务。张维理博士说：“土壤变化也可以进行预报，就像天气预报一样。”未来，可将高精度数字土壤加载到耕地机械、施肥机械和灌溉机械芯片中，可实现精确施肥、耕作与灌溉。利用土壤时空大数据，对重点农区和流域实现分区、分类、量化的管理，能减少农用化学品投入量。