“土壤健康與糧食安全”是今年舉行的第30屆中國楊凌農(nóng)業(yè)高新科技成果博覽會的主題。土壤健康，密切關(guān)系到農(nóng)業(yè)強(qiáng)國建設(shè)與糧食安全。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織統(tǒng)計，全球已有1/3的土地因侵蝕、鹽堿、酸化等問題出現(xiàn)不同程度退化，土壤保護(hù)刻不容緩。
數(shù)字推動“梨樹模式”升級版
肥沃的黑土地因其珍貴性而被稱為“耕地中的大熊貓”，保護(hù)黑土地，是保護(hù)土壤不可或缺的重要一環(huán)。
我國黑土地主要分布在東北平原。據(jù)統(tǒng)計，我國黑土地上的糧食產(chǎn)量約占全國糧食總產(chǎn)量的四分之一、商品糧的三分之一、粳稻產(chǎn)量的二分之一，稱得上是我國糧食安全的穩(wěn)定器和壓艙石。然而，經(jīng)過多年的開發(fā)利用，黑土耕地出現(xiàn)了變薄、變瘦、變硬現(xiàn)象。數(shù)據(jù)表明，近60年，我國黑土地的耕作層土壤有機(jī)質(zhì)含量下降了三分之一。
“梨樹模式”是吉林四平梨樹縣創(chuàng)造的一種保護(hù)性耕作模式，在玉米收獲后秸稈直接還田，覆蓋到地面上，免耕播種，減少黑土地耕層土壤擾動，增加地表覆蓋，適用于大面積平原地塊進(jìn)行機(jī)械化作業(yè)。經(jīng)過勘驗(yàn)、測產(chǎn)，采用該模式5年后，土壤有機(jī)質(zhì)增加20%左右，每公頃可節(jié)約化肥使用成本1000元左右，平均產(chǎn)量較非保護(hù)性耕作模式高出5%—10%。
如今，梨樹縣運(yùn)用數(shù)字技術(shù)，建立了保護(hù)性耕作監(jiān)測平臺，開展“梨樹模式”升級版，大規(guī)模應(yīng)用農(nóng)機(jī)導(dǎo)航作業(yè)和無人駕駛。2022年，梨樹縣保護(hù)性耕作免耕播種機(jī)上全部安裝電子監(jiān)控設(shè)備，技術(shù)傳輸作業(yè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)保護(hù)性耕作的檢查、驗(yàn)收數(shù)字化。
同時還建立了黑土地信息指揮平臺，將黑土地保護(hù)效益數(shù)據(jù)發(fā)展趨勢的統(tǒng)計分析，利用遙感與GIS結(jié)合對黑土保護(hù)分布情況進(jìn)行展示，利用無人機(jī)監(jiān)測對黑土地的種植作物形成高精度的作物生長圖像，進(jìn)而分析黑土地種植農(nóng)作物的長勢、覆蓋度等直觀信息。
“星空地網(wǎng)”助力黑土地保護(hù)
梨樹縣黑土地耕地質(zhì)量數(shù)據(jù)的來源，要?dú)w功于梨樹縣建立的41個黑土地耕地質(zhì)量監(jiān)測點(diǎn)。監(jiān)測點(diǎn)數(shù)據(jù)通過與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備系統(tǒng)等進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)時展示田間生長情況，實(shí)現(xiàn)墑情、苗情、蟲情和災(zāi)情的實(shí)時監(jiān)測。
《東北黑土地保護(hù)性耕作行動計劃（2020—2025年）》中要求布局長期監(jiān)測點(diǎn)，重點(diǎn)開展耕地土壤理化、生物性狀、生產(chǎn)成本、作物產(chǎn)量變化、病蟲草害變化和機(jī)具裝備適用性等情況的監(jiān)測試驗(yàn)，促進(jìn)技術(shù)模式優(yōu)化和機(jī)具裝備升級。而《2023年數(shù)字鄉(xiāng)村發(fā)展工作要點(diǎn)》中明確提出，深入推進(jìn)國家黑土地保護(hù)工程，探索運(yùn)用遙感監(jiān)測、信息化管理手段監(jiān)管黑土耕地質(zhì)量。
數(shù)字技術(shù)應(yīng)用，無疑為黑土地監(jiān)測注入“數(shù)字動能”。
黑龍江齊齊哈爾依安縣通過推廣應(yīng)用“星空地網(wǎng)”全域監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了土地大數(shù)據(jù)的有效管控應(yīng)用。借助空間信息和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)時獲取衛(wèi)星遙感、低空遙測、地面監(jiān)測等數(shù)據(jù)，全面提升星、空、地協(xié)同觀測水平與多源數(shù)據(jù)感知能力，構(gòu)建星、空、地基多層次的農(nóng)情監(jiān)測體系。同時，依安縣將無人機(jī)航拍應(yīng)用以近地全光譜成像相機(jī)為核心的遙測系統(tǒng)、一體模塊化組合、區(qū)域組網(wǎng)管控技術(shù)等，精準(zhǔn)測定黑土地有機(jī)質(zhì)、水分、鹽堿化、沙漠化、作物氮磷鉀等肥力和作物病蟲害等成分，為創(chuàng)建黑土地糧倉全域定制系統(tǒng)提供解決方案。
而數(shù)據(jù)同樣可以反哺保護(hù)性耕作。依安縣寄托農(nóng)機(jī)監(jiān)測管理系統(tǒng)，全方位采集土壤數(shù)據(jù)，記錄作物生長以及種子、農(nóng)藥、化肥等相關(guān)投入信息，以地塊為單位建立黑土地動態(tài)數(shù)據(jù)庫，形成“黑土地保護(hù)性耕作模型”，提供保護(hù)性耕作指揮方案。
建立“數(shù)字土壤”數(shù)據(jù)庫
2023年全球土壤健康論壇，是首次在中國舉辦的高級別土壤健康領(lǐng)域國際會議，邀請到全球數(shù)十個國家、國際組織超百名名代表，聚焦黑土、鹽堿土、紅壤、水稻土和黃土等重要類型，發(fā)布《2023年全球土壤健康楊凌倡議》。
不同類型的土壤，需要不同的保護(hù)方案。“因土施策”是土壤保護(hù)的科學(xué)方向。而實(shí)現(xiàn)的前提則需要龐大的數(shù)據(jù)支撐。
今年以來全面鋪開的第三次全國土壤普查，是確保國家糧食安全的重要基礎(chǔ)。普查要求形成數(shù)據(jù)成果、數(shù)字化圖件成果、文字成果、數(shù)據(jù)庫成果、樣品庫成果，其中三項(xiàng)與數(shù)字轉(zhuǎn)化密切相關(guān)；并在成果匯總要求中提出采用現(xiàn)代統(tǒng)計方法等，對土壤性狀、土壤退化與障礙、土壤利用等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，利用數(shù)字土壤模型等方法進(jìn)行數(shù)字制圖。
數(shù)字土壤即數(shù)字化的土壤，是指利用地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、遙感技術(shù)等方法，模擬和重現(xiàn)土壤類型、養(yǎng)分等性狀的空間分布特征。數(shù)字土壤正在為土壤保護(hù)注入“數(shù)字能量”。
2020年，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院完成了一項(xiàng)歷時21年的基礎(chǔ)性重點(diǎn)科研項(xiàng)目——首次創(chuàng)建了覆蓋我國全域的高精度數(shù)字土壤。借助這項(xiàng)成果可以推演土壤與環(huán)境質(zhì)量變化趨勢，為農(nóng)業(yè)、自然資源、環(huán)境保護(hù)等部門進(jìn)行土壤管理提供分區(qū)、分類的精準(zhǔn)施策支持。據(jù)介紹，全國高精度數(shù)字土壤含9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)）、時空維度（40年土壤空間數(shù)據(jù)）特征，是我國迄今最完整精細(xì)的土壤資源與質(zhì)量科學(xué)記載。
今年，青海首次創(chuàng)建了覆蓋該省全域的高精度數(shù)字土壤，不僅實(shí)現(xiàn)了青海全省土壤四級分類系統(tǒng)和典型縣土壤分類系統(tǒng)的可視化展示，也實(shí)現(xiàn)了用數(shù)字化和信息化手段“知土識土，用土管土”。
數(shù)字土壤的“培育”離不開數(shù)字技術(shù)。第三次全國土壤普查工作方案中明確提出對遙感、地理信息和全球定位技術(shù)、模型模擬技術(shù)和空間可視化技術(shù)等數(shù)字技術(shù)使用。《2023 年數(shù)字鄉(xiāng)村發(fā)展工作要點(diǎn)》也提出，加快建成全國農(nóng)田建設(shè)綜合監(jiān)測監(jiān)管平臺，完善永久基本農(nóng)田數(shù)據(jù)庫。運(yùn)用衛(wèi)星遙感影像和信息化手段，常態(tài)化開展全國耕地和永久基本農(nóng)田“非農(nóng)化”監(jiān)測。全方位運(yùn)用大數(shù)據(jù)等信息化手段，以加強(qiáng)耕地“非糧化”監(jiān)測為重點(diǎn)，啟動農(nóng)業(yè)農(nóng)村用地“一張圖”制作試點(diǎn)工作。圍繞糧食生產(chǎn)和重要農(nóng)產(chǎn)品供給，提供分區(qū)域、分作物、分災(zāi)種的精細(xì)化農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)，做好國家糧食安全氣象服務(wù)保障。（中國經(jīng)濟(jì)網(wǎng) 梁木）
