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南京土壤所在我國高精度土壤信息網格研究中取得重要進展

2021-11-17 分享到:

土壤是人類生存和發展的基礎,多個聯合國可持續發展目標(SDGs)與土壤資源利用和管理直接相關。然而,全球和我國現有土壤信息大多源于曆史土壤調查,較爲粗略、陳舊,不能滿足應對糧食安全、水資源緊缺、土地退化和氣候變化等全球和區域性問題的需要。對大面積複雜地區土壤變異進行精細准確推測是土壤科學的一大挑戰,這類地區調查樣本往往數量較爲有限、且分布稀疏,然而土壤與成土環境之間的關系卻非常複雜。中國疆域遼闊,土壤景觀複雜多樣,人爲活動強烈,建立高精度土壤數字網格在科學前沿突破上具有重要意義,在應用上有廣泛的前景,因此在全球具有典型和示範意義。

基于近年“我国土系调查与《中国土系志》编制项目”获得的5000多个代表性土壤剖面样点,采用预测性土壤制图范式,利用地理信息与遥感技术对成土环境条件进行精细刻画和空间分析,研发自适应深度函数拟合方法,集成先进的集合式机器学习方法,搭建高性能并行计算环境,生成了我国系列土壤属性90m分辨率三维栅格分布图,并估算了不确定性的空间分布。该工作近日以“Mapping high resolution National Soil Information Grids of China”为题发表在《科学通报》(Science Bulletin)上,論文第一作者为中國科學院南京土壤研究所刘峰副研究员,通讯作者为张甘霖研究员。

研究为有限样本条件下大面积复杂地区高精度数字土壤制图提供了有效途径,同时量化了成土因素对不同深度土壤属性的相对重要性,揭示了塑造土壤空间变异的多因素综合交互作用的复杂性和非平稳性。与现有土壤图和相关土壤數據集相比,该研究结果大幅提高了现有制图的准确性和精细度,并提供了空间预测的不确定性信息,更好地表征了我国土壤属性的空间变异特征。

該工作初步構建了我國第1版高分辨率國家土壤信息網格,也是對全球數字土壤制圖計劃(GlobalSoilMap.net)的重要貢獻,預期在土壤資源、農業、水文、生態、氣候、環境等領域有廣泛的應用前景,如土壤監測與管理、土壤功能評價、陸面過程過程模擬和法庭土壤物證溯源等。相關産品數據已在國家地球系統科學數據中心提供共享下載(http://soil.geodata.cn/data/datadetails.html?dataguid=36810085119113或http://doi.org/10.11666/00073.ver1.db )。研究得到科技基础性工作专项“我国土系调查与《中国土系志》编制”(2008FY110600 & 2014FY110200)、国家自然科学基金(41930754和42071072)、第二次青藏高原综合科考(2019QZKK0306)和中國科學院南京土壤研究所“一三五”计划前沿研究项目(ISSASIP1622)的支持。

文章鏈接

高精度中國國家土壤信息網格的制圖方法框架

系列土壤屬性(pH、有機碳、全氮、全磷、全鉀、陽離子交換量、容重、礫石含量、土體厚度等)數字制圖結果

与其它土壤數據集制图结果局部比较(表层容重为例)