首張土壤水力物理背景“超級地圖”誕生

水土流失如何預測防治?發生地下水污染如何快速采取措施?干旱地區精準農業如何投入水力?日前，天津大學表層地球系統科學研究院副教授張永根成功繪制出全球首張精確到“一公里”的土壤水力物理背景“超級世界地圖”。這張“超級地圖”有望成為土壤水力參數研究的革命性工具。

土壤水力參數對農作物生長、農業生態系統、天氣預報、空氣質量、全球氣候等領域具有重大意義。長久以來，科學家獲取土壤水力參數主要靠“實測”和“預測”：“實測”需要在土壤深處采樣并送交專業機構檢測，成本高、周期長，極不方便;通過轉換函數“預測”是一種高效獲得土壤水力參數的方法。然而，目前的轉換函數大多基于經驗公式建立，準確性差。一張基于物理背景土壤水分特征建立的、涵蓋世界各地土壤水力不同特性狀況的轉換函數“地圖”，成為了學界亟待填補的空白。

張永根利用機器學習方法建立了全新的土壤轉換函數模型，并利用從世界各地采集點獲得的5萬個土壤樣品，提取出近12萬個數據對模型進行驗證，從而構建了全球第一張基于物理背景的土壤水力 “超級世界地圖”。使用這張“超級地圖”，科學家可以“秀才不出門，便知天下事”，得到全球任意1km網格范圍內表層土壤的殘余含水量、飽和含水量、壓力水頭中位值、壓力水頭的方差、飽和滲透系數、田間持水量、植物凋萎系數、植物可利用水分等參數，極大降低了土壤水力研究及污染治理的成本。

“下一步，我們會繼續提升‘超級地圖’的精度，”張永根表示，“希望通過我們的研究，對我國地下水資源保護、土壤污染治理和發展精準農業等方面提供有力的支持和幫助。”(段瑋 焦德芳)

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