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 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 粤港澳大湾区2025年经济总量预计突破15万亿

  • 我国全超导用户磁体取得重大突破

独家策划

推荐阅读
水稻耐不耐旱,和叶子的厚实程度相关,这是由什么因素决定的?日前,中国农业科学院作物科学研究所水稻分子设计技术与应用创新团队发现,水稻基因组中的三个耐旱基因可以“团队作战”,
2026-01-27 02:50
年轻人享受便利的同时,关注新的变化:智能穿戴设备是否正在塑造一个充满数据和规定的生活方式?“贴身伙伴”的出现改变了生活,人们同自己身体、同生活本身的关系,是不是也在变?
2026-01-27 03:15
商业航天是培育新质生产力、建设航天强国的重要力量。面对全球商业航天竞争日趋激烈的态势,中国商业航天亟须推动产业从“政策驱动”转向“市场驱动”。
2026-01-27 09:18
云南大学研究团队日前在国际学术期刊《自然》发表了关于早期脊椎动物视觉系统演化的研究成果,首次揭示了早期脊椎动物具有4只相机型眼,
2026-01-27 02:50
印度东部西孟加拉邦近期出现尼帕病毒感染病例,目前已报告5例确诊病例,其中一名患者病情危重。泰国、尼泊尔等国已在机场和边境口岸加强防疫检测。尼帕病毒是一种新出现病毒吗?它有哪些特点?为何印度暴发的尼帕病毒疫情引起多国高度关注?
2026-01-27 03:15
科学家精神在我国科技发展事业中萌芽、生成、丰富、完善,成为兼具历史传承性、文化包容性与民族独特性的精神标识,不仅教育引导各类人才矢志爱国奋斗、锐意开拓创新,更是拔尖创新人才成长的精神旗帜与动力源泉。
2026-01-27 03:15
1月26日,将迎来腊八。一些细心的公众发现,相较于前些年,今年腊八来得有些晚。
2026-01-26 09:59
据农业农村部最新发布的数据,2025年全国粮食产量达到14298亿斤,增产168亿斤,连续两年稳定在1.4万亿斤以上。
2026-01-26 09:56
试验将收集锋面不同高度、不同位置的气象数据,为深化云贵准静止锋研究、提升预报服务能力提供更全面的支撑。
2026-01-26 09:51
中国科学家在国际学术期刊《细胞》发表论文,首次系统揭示了埃博拉病毒在2018—2020年大规模流行期间的一个关键“优势”突变。
2026-01-26 09:49
这一问题在当代科技哲学与美学的交叉前沿领域日益成为争论的焦点。
2026-01-26 09:48
我国结核病防治虽成效显著,疫情持续下降,但当前形势依然严峻,防治工作任重道远。作为一名从业30多年的结核科医生,我一直专注于结核病的临床诊治与防控,从未想过自己会与结核病防治历史结缘——直到十余年前。
2026-01-23 10:13
每到冬天,许多人都会感到手脚冰凉,即使穿得很厚,也难以真正暖和起来。为什么会有这种现象?该如何有效改善?
2026-01-23 10:06
“设立教育基金是我多年的心愿,希望为学校年轻人的培养作一点贡献。”
2026-01-23 10:01
1月22日,中科宇航将微重力金属增材制造返回式科学实验载荷交付于中国科学院力学研究所。这台由力学所自主研制的载荷,搭载于中科宇航力鸿一号遥一飞行器,于1月12日成功开展我国首次太空金属增材制造(即“3D打印”)实验。据悉,这是我国首次基于火箭平台实施太空金属增材制造返回式科学实验。
2026-01-23 09:48
团队所制备的“纤维芯片”中,电子元件(如晶体管)集成密度达10万个/厘米,通过晶体管高效互连,可实现数字、模拟电路运算等功能。而在虚拟现实领域,基于“纤维芯片”所构建的智能触觉手套适用于远程手术组织硬度感知、虚拟道具交互等场景,有望极大提升用户与虚拟环境的交互体验。
2026-01-23 09:48
扎实推进科普智库各项建设工作,为实现2035年“终结结核病流行”目标注入强劲的思想动力与坚实的行动支撑。
2026-01-22 18:44
国家能源局21日发布的数据显示,截至2025年12月底,我国电动汽车充电设施数量达2009.2万个,突破2000万大关。方案提出,到2027年底,将在全国范围内建成2800万个充电设施,提供超3亿千瓦的公共充电容量,满足超过8000万辆电动汽车充电需求,实现充电服务能力的翻倍增长。
2026-01-22 09:31
正因如此,团队创新性转向了模拟计算这一新兴赛道,成功研制出基于阻变存储器的非负矩阵分解模拟计算求解器。“这项工作为非负矩阵分解这类约束优化问题的实时求解开辟了新路径,展现了模拟计算处理现实复杂数据的巨大潜力。
2026-01-22 09:28
对于成千上万的心脏病患者来说,植入心脏起搏器是维持生命节律的重要方式。该起搏器设计极度微型化,生物相容性优异,可通过微创导管经股静脉植入心脏内部,大大降低了手术创伤。
2026-01-22 09:27
加载更多