点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:天空地立体监测:精准“把脉”黑土地质量
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

天空地立体监测:精准“把脉”黑土地质量

来源:科技日报2024-09-03 09:00

  无人机获取田块激光雷达数据。受访单位供图

  天空地立体监测系统界面。受访单位供图

  ◎记者 李丽云 朱 虹

  随着现代化进程的加快,耕地质量退化、土壤污染等问题日益凸显,如何精准监测并有效保护耕地质量,成为保障国家粮食安全的重要课题。近日,在第二届黑土地耕地质量监测评价论坛上,中国科学院东北地理与农业生态研究所发布天空地立体监测技术。这一技术结合遥感与物联网等多种设备和手段,实现了对黑土地的多维监测,为黑土地“诊断把脉”提供了理论支撑,更为搭建新型农业场景提供了重要底层数据。

  多维画像 动态管理

  “我们的工作相当于给土地看病,具体来说就是利用天空地数据给黑土地做诊断。” 该所研究员刘焕军说。

  黑土地是世界上最肥沃的土壤,被誉为耕地中的“大熊猫”。尽管黑土高产丰产,但仍面临土地肥力透支的问题。为此,3年前,刘焕军团队联合9家单位,开始研发黑土地耕地质量天空地立体监测技术。团队面向国家需求,围绕“黑土地耕地质量本底不清、变化不明”,“变薄、变瘦、变硬”等问题展开科研攻关。

  “传统的耕地质量监测手段依赖于人工采样和实验室分析,不仅费时费力,还难以对大范围耕地进行实时监测和动态管理。而天空地立体监测技术可从多个维度了解耕地的具体情况。”刘焕军说。

  耕地质量监测技术集成多源多模态卫星遥感,有人机、无人机,以及地面传感器与地面采样等设备和手段,为黑土地搭建起了高效、精准、全面的耕地立体监测网络,精准把脉黑土质量。“利用卫星遥感,该技术可实现对大范围耕地的宏观监测,掌握耕地质量的空间分布和变化趋势;通过航空遥感技术,可以对重点区域进行中小尺度监测,获取更加详细的数据;通过地面站点监测,可以对特定区域的耕地质量进行精准测量和分析。这种多层次的监测体系,确保了数据的全面性和准确性。”刘焕军说。

  此外,通过实时传输监测数据,并进行大数据分析和处理,天空地立体监测技术可对耕地质量进行动态管理和预警。一旦发现耕地质量下降,科研人员可立即采取治理和修复措施。

  基于监测数据,监测系统可以制定更加科学合理的耕地保护政策和农业发展规划。例如,根据耕地质量评价结果,监测系统可以优化作物种植结构、调整施肥用药方案、应用节水灌溉技术等,提高农业生产效率和资源利用效率。

  地块“会诊” 精准“手术”

  水是关系粮食生产的大问题,有没有一些新技术新方法,能把原来的“三跑田”变成能蓄、能排、能净的海绵农田?这是困扰北大荒九三分公司副总经理刘文武多年的问题。如今,一份详实的“地块手术方案”已经交到他的手中。

  刘焕军说,团队开发的天空地立体监测技术不仅可为黑土地“把脉问诊”,还可为地块进行“高精度手术”。

  针对北大荒九三分公司鹤山农场的土地问题,团队利用天空地立体监测技术,获得地块内侵蚀障碍、作物长势、高程坡度、土壤肥力等高精度数据,结合水肥运移规律,为地块“会诊”。

  中国科学院东北地理与农业生态研究所研究员宋春雨介绍,制定“手术方案”过程中,团队依据地块地形特点,将地块垄线进行重新设计规划,并融入等高种植技术,以缩短垄长,加速两侧排水,减少土壤侵蚀;在平均坡度超过5°的地块修筑可耕作宽埂;在常年被侵蚀、黑土层流失殆尽的地块,进行有机培肥;在低洼内涝处,铺设地下暗管,加速排水;同时在耕地与其他生态功能区边界处,修筑缓冲带,减少养分外溢。

  精准施肥是提高作物产量,保护黑土地的有力措施。在天空地立体监测技术助力下,团队研发了变量施肥技术。

  刘焕军介绍:“通过监测到的土壤养分含量差异,结合作物生长模型及水肥运移规律等,我们可以给养分不均的地块开具精准施肥处方。”

  根据农业生产靶向问题与农户场景的不同,团队还设计了不同技术方案。例如在友谊农场针对格田改造后表土时空错配的问题,实行水田插秧机侧深变量施肥;针对桦南地区的白浆土,研发了适合播种期间变量基肥的方式;结合松嫩平原农业生产特点,研发了秋季起垄变量施肥等。

  “由于耕地质量多不相同,我们力求因地制宜解决好各类土地问题。”刘焕军说,黑土地耕地质量天空地立体监测成果包含了黑土区尺度、生态区尺度、农场/县域尺度、地块尺度与地块内部精准管理分区5个尺度。

  “在九三分公司与旗下的鹤山农场,我们获取了10米空间分辨率的土壤有机质空间分布数据,并根据农场的地形与气候特点,将数据进一步优化,使土壤有机质监测精度高于90%。”团队助理研究员罗冲解释说,这不仅方便分公司与农场掌握耕地的基本情况,还可以指导农户精准施肥。

  为让农户们享受到立体监测系统的决策成果,团队还开发了中科司农智能农业软件。利用该软件,农户只需要在屏幕上绘制地块,即可获得地块的土壤含量、气象、长势、灾害、产量等各类信息,以及施肥、喷药、播种、灌溉等农业生产指导方案,打通了科技赋农的最后一公里。

[ 责编:肖春芳 ]
阅读剩余全文()

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 日/周
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 习近平和彭丽媛同美国总统特朗普夫妇茶叙

  • 习近平和彭丽媛出席特朗普总统夫妇举行的欢迎宴会

独家策划

推荐阅读
全球老龄化加速,如何延长健康寿命,成为生命科学研究领域最紧迫的课题之一。诸多抗衰老策略中,营养干预被认为最现实。已有研究表明,减少饮食中蛋白质的摄入,能延长酵母、果蝇和小鼠等模式生物的寿命。
2026-09-24 09:41
作为射电天文领域的国之重器,中国天眼(FAST)不断将我们的视野推向宇宙更深处,在脉冲星、快速射电暴、中性氢宇宙等前沿领域,一次又一次刷新着人类对于宇宙的认知。
2026-09-24 09:34
我国研究团队利用“天关”卫星(爱因斯坦探针卫星)与高海拔宇宙线观测站“拉索”(LHAASO)的联合观测,在一颗距离地球约4600光年的脉冲星周围发现一条此前未被完整看到的超长X射线尾迹。
2026-09-24 09:30
国家统计局数据显示,在消费品以旧换新等政策利好下,节能家电、智能家居等越来越受到消费者的青睐。智能家居的终极目标,不是堆砌多少高科技设备,而是让人的生活更便利、更幸福。
2026-09-24 09:26
在中国科学院院士、中国工程院院士李德仁看来,不仅要星与星互联,还要把通信、导航、遥感、算力四种异构卫星“联”成一体。
2026-09-24 09:28
9月23日,当太阳行至黄经180度时,我们迎来二十四节气中的第十六个节气——秋分。
2026-09-23 09:19
实施藏粮于地、藏粮于技战略并非抽象概念,它实实在在体现在产量、装备和技术水平的变化里。
2026-09-23 09:14
一只烂苹果长出小蘑菇,竟一路“走”向太空育种;一辆由大学生制造组装的方程式赛车,让围观者眼里放光;一台智能交作业提醒机,出自中小学生之手……这些都是发生在2026年全国科普月活动上的真实片段。
2026-09-23 08:56
油炸薯条、烘焙咖啡等食品,日常生活中很常见,但高温加工过程会产生丙烯酰胺,这是一种需要加以控制的污染物。
2026-09-23 08:55
在自然灾害面前,我们需要确保两个“安全”——生命安全和财产安全。如何最大限度减少人员伤亡和财产损失,一直是我国防灾减灾救灾工作的重点。
2026-09-23 08:53
一个优良豆类品种的诞生,至少需1代杂交、6代自交,用传统育种方式得花10年左右。10年后的“新品种”,还能满足市场需求吗?尽可能缩短育种时间,才能减少不确定性。
2026-09-22 09:18
目前,“拉索”已联合“天关”“中国天眼”“银河画卷”等不同波段天文设施形成新的队伍,对重要科学问题进行攻关。
2026-09-22 09:09
记者从中国地质大学(北京)邢立达课题组获悉,中外科学家团队在安徽下三叠统南陵湖组地层中发现巨型鲎类遗迹化石。
2026-09-22 09:01
西北大学地质学系研究员韩健等联合国内外研究学者,在距今5.18亿年的云南澄江生物群中发现了步带动物新物种——胶膜玉净虫。
2026-09-22 09:00
在甘肃科技馆的科学市集“创想驿站”,兰州市第二十二中的段延浩站在自己制作的模型前,沿着风机、太阳能板、储电仓一路介绍。
2026-09-22 08:59
“面向智能社会的科学素质:机遇、挑战与变革”
2026-09-22 08:07
2026科普中国智库论坛暨第三十二届全国科普理论研讨会
2026-09-21 17:29
棘皮动物辐射对称,具钙化骨骼和管足;半索动物两侧对称,身体柔软并保留鳃裂。由此推论,步带动物两个门类的共同祖先并非此前推测的无触手蠕虫状动物,实际上部分类群已经具有较为发达的滤食附肢。
2026-09-21 09:23
弘扬科学家精神,既要有庄重的纪念,也需要在生活中讲好具体的、鲜活的人和故事。
2026-09-21 09:18
20日,在由中国科普研究所主办的2026科普中国智库论坛暨第三十二届科普理论研讨会上,数项新成果——《国家科普能力发展报告(2024—2025)》、《中国公民科学素质报告(2025—2026)》、《科普服务高质量发展智库报告》、《鼎新致远:科普服务高质量发展的实践探索》、“科普人才培养丛书”及《中国科幻发展年鉴2026》发布。
2026-09-21 09:16
加载更多