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:用测地震的方式来测农田?他们发现了新情况
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

用测地震的方式来测农田?他们发现了新情况

来源:光明网2026-03-20 09:59

  【科研论文科普解读】

  土壤是地球的“皮肤”,它的保水能力直接关系到农业生产。如今,一根细细的光纤化身农田里的“听诊器”,不仅能实时捕捉土壤水分的细微波动,更揭秘了一个关键结论:免耕、少干扰的农田,保水效果远比频繁翻土更好。

  3月20日,中国科学院地质与地球物理研究所施其斌领衔的国际研究团队,在《科学》发表一项重大科研成果,首次用分布式光纤传感技术,实现了农田土壤分钟级结构波动的实时监测,为可再生农业发展提供了全新技术支撑。

用测地震的方式来测农田?他们发现了新情况

用测地震的方式来测农田?他们发现了新情况

  “就像医生用听诊器诊断人体健康,我们的光纤‘听诊器’,能捕捉到耕作对土壤结构带来的影响。”施其斌介绍,以往评估耕作对土壤结构的影响,要么会破坏土壤原貌,要么监测精度低、无法实现连续追踪,这一直是农学家们的困扰。

  这次派上用场的“黑科技”,是分布式光纤传感技术(DAS)。这套技术利用光纤本身作为传感器,向光纤中发送激光脉冲,通过分析光纤内部的瑞利散射信号,就能捕捉到沿线的振动变化,实现长距离、连续、高灵敏度的实时监测,且全程不破坏土壤分毫。研究团队将光纤铺设在农田表面,通过记录大地背景噪声产生的地震波,就能观察土壤结构的细微变化,相当于给土壤做了一次“无创CT”。

  监测中,团队有了意外发现:土壤中地震波的传播速度,在降雨和蒸发过程中会产生远超预期的剧烈波动。干燥土壤中的地震波,比湿润土壤中传播得更快。

用测地震的方式来测农田?他们发现了新情况

  分布式光纤传感揭示的耕作对土壤孔隙结构、水分变化的影响。地质地球所绘图

  “这是因为少量水膜产生的毛细应力,会增加土壤颗粒间的结构强度,就像给松散的沙子加了一层‘粘合剂’。”施其斌解释,这种波动,正是水分流动对土壤颗粒结构产生作用的直接体现。

  为了破解这一现象背后的原理,研究团队提出“土壤动态毛细应力”模型,指出由于土壤孔隙的“瓶颈效应”,在脱水和吸水过程中,即使含水量相同,毛细应力的分布也不同。“与其将土壤视作简单的颗粒集合体,不如将其视为多孔介质,孔隙结构是维持水循环的‘毛细血管’。”施其斌说。借助新模型,光纤数据能像CT扫描一样还原土壤深处的孔隙网络特征。

  更具现实意义的是,这项研究还揭开了不同耕作方式对土壤的改造秘密。团队发现,频繁翻土的农田,短暂降雨后水分会淤积在浅表层,无法向下渗透,只能快速蒸发流失;农具的重压,还会加速浅层土壤毛细应力的抽水作用,让土壤更难保住水分。反观免耕或干扰较少的农田,土壤孔隙网络更完整,能让水分快速渗透并储存起来,为作物根部提供稳定的“水源”,这也为保护性耕作提供了科学依据。

  这项研究通过地震学与农业科学的交叉,为科学认识植物与土壤的关系提供了新视角。未来,土壤的光纤传感与人工智能技术相结合,或为规模化、精细化农业管理提供更多数据支撑。(光明网记者宋雅娟)

[ 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

  • 中国共产党历史展览馆推出两大长征主题展

  • 厦金大桥(厦门段)建设稳步推进 年底实现海上主线桥通车

独家策划

推荐阅读
搭载“蛟龙”号载人潜水器的“深海一号”船近日从福建厦门起航,赴南太平洋执行中国大洋100航次第二航段科学考察,这也是“蛟龙”号首次在南太平洋开展调查作业。
2026-10-10 07:18
日前,中央网信办通报该专项行动第二阶段工作成效,累计清理违法违规信息561万余条,查处账号4.9万余个,处置违规网站、应用程序等2400余个。
2026-10-10 07:16
在台风“扎堆”出现的状态中,有一个“巧合”引起广泛关注:今年第9号台风“巴威”、第13号台风“白海豚”、第18号台风“沙德尔”相继登陆浙江省台州市玉环市坎门街道,上演罕见的台风登陆“帽子戏法”,创下新的华东沿海台风登陆气象纪录。
2026-10-10 07:15
近年来,我国持续强化危险化学品应急救援队伍建设。目前,全国已建成580支、4.1万余人的危险化学品应急救援队伍,国家层面建成45支国家级危险化学品应急救援队伍,基本实现重点化工区域、重大风险点位应急救援力量全覆盖,应急快速响应、就近高效处置能力不断提升。
2026-10-10 07:09
看着货架上让人眼花缭乱的食品,你会怎么挑?相信不少人都会第一时间翻看配料表。事实上,配料表的长短可不是“安全标尺”,并不和食品品质挂钩;同样,食品添加剂的种类繁多,也并不意味着有害和超标——
2026-10-10 07:06
记者邓晖从清华大学获悉,该校物理系丁世谦团队近日利用自主研制的148纳米连续波真空紫外激光,以及与合作团队共同研制的掺钍-229氟化钙晶体,实现钍-229核跃迁吸收光谱测量,并将激光频率稳定锁定至核跃迁,实现核光钟运行。
2026-10-09 10:02
获嘉县艳阳天农业服务专业合作社理事长徐方子站在试验田的地头,轻点手机屏幕,电动阀应声开启,水肥顺着滴灌管线精准送达每一株玉米根部。从“会种地”到“慧种地”,从中原粮仓到国人餐桌,河南把创新嵌进农业家底里,让老把式用上新技术,让泥土地长出新生意。
2026-10-09 10:03
国家卫生健康委、国家发展改革委近日印发《医疗康复护理扩容提升工程实施方案》。根据方案,“十五五”期间,原则上支持每个省份建设至少1个康复或护理临床重点专科,省级、设区的市级临床重点专科建设向康复、护理专业倾斜。
2026-10-09 10:05
题:新就业形态劳动者权益保障新规回应哪些关切 随着依托互联网平台就业的新就业形态劳动者数量持续增长,新就业形态劳动者权益保障办法将着力保障该群体合法权益,推动新就业形态健康发展。
2026-10-09 10:07
作为区域性的综合农业服务枢纽,现代农事综合服务中心可以统筹农技、农资、农机、加工、物流、销售等服务能力。“十五五”期间,数字乡村、智慧农业既要持续加强技术研发,也要更加重视通过完善的服务体系把数字化、智能化能力送到田间地头。
2026-10-09 10:11
9月24日,江苏苏州太仓市沙溪镇虹桥村连片稻田里,晚稻正值灌浆关键期,预计10月下旬即可开镰秋收。自此,太仓全市366台粮食烘干设备实现清洁热源100%全覆盖,秋粮归仓的“最后一公里”即将全程用上绿能。
2026-10-09 10:14
你知道吗,复杂的电路系统也可以“纺”进柔软的纤维里,编织机器人电子皮肤成为可能。
2026-10-08 09:26
全球河流每年向海洋输送多少微塑料?答案是约26万吨。河流是陆源微塑料进入海洋的重要通道之一,但全球河流一年到底输送了多少微塑料,这些污染又集中在什么时候入海,一直缺少可靠估算。
2026-10-08 09:18
水稻的生长发育涉及不同类型细胞的协同作用。
2026-10-08 09:17
一粒黄豆,如何酿成一瓶“智慧”酱油?一把原丝,怎样织就全球棉纺织行业首座“灯塔工厂”?一颗玉米,又如何扛起粮食安全的分量?
2026-10-08 09:16
在分子的镜像世界里,生命体系的某些关键分子,为何偏爱其中一种模样?
2026-10-08 08:30
根据国家气候中心监测,9月以来赤道中东太平洋海温持续增暖,为有监测记录以来候和旬尺度海温指数首次突破3摄氏度,海温指数峰值预计出现在11月前后,形成一次有监测记录以来最强的超强厄尔尼诺事件。
2026-09-30 09:45
这里,冬季寒冷漫长,寒凉气候、偏少降水、无霜期短的自然条件,难以形成规模化的城市聚落。对于传统农牧业,年均气温低、无霜期短意味着作物生长期受限;而对数据中心来说,这也是天然冷源。
2026-09-30 09:44
9月29日,中国科学院在京召开新闻发布会,正式发布“科学前沿极限突破计划”及其首批项目,向“极宏观、极微观、极端条件和极综合交叉”方向发起冲击。
2026-09-30 09:38
中国科普研究所经过深入调查研究,形成《全国科普事业发展报告(2026)》,全面展示我国科普事业持续发展壮大所取得的成就。
2026-09-30 09:32
加载更多