国家科学技术进步奖二等奖——
中国土系志与高精度土壤信息网格构建及应用
土壤是地球的“皮肤”，是农作物扎根生长、动物赖以生存的基础。中国古代，人们就将土壤分为“青、白、红、黑、黄”五色，代表了人们对土壤朴素的探索和认知。而今，通过前沿的科学技术，我们可以认识到，土壤不仅“五色”，且类型和性质千差万别。
习近平总书记指出，人的命脉在田，田的命脉在水，水的命脉在山，山的命脉在土，土的命脉在树。我国幅员辽阔，土壤景观复杂多样，想要对土壤进行良好的利用和管理，必须对土壤进行详尽的调查。
经过20多年的努力，中国科学院南京土壤研究所张甘霖研究员带领研究团队，开展“中国土系志与高精度土壤信息网格构建及应用”项目，相关研究及成果获得国家科学技术进步奖二等奖。
“江苏、黑龙江、海南的土壤都不同，某块土壤适合种植什么作物？需要多少的肥料、怎样的灌溉系统？这些都跟土壤的类型、性质是高度相关的，在利用管理时候，就需要进行分区分类。”张甘霖说。
众所周知，植物有“界门纲目科属种”的分类，而土壤分类也有土纲、亚纲、土类、亚类等类似等级，土系是最基层的分类级别。20世纪80年代起，我国土壤学家开展了中国土壤系统分类研究，在2001年形成了中国土壤系统分类高级单元框架。但那时，中国土壤基层分类研究还并不完善，想要让科研成果用于生产实际，土系分类还必须向基层“深挖”。
“如何从零构建起一套兼具科学性、实用性的土系划分标准，是困难重重的。国际上只有土系分类的原则，但并没有普适的标准，中国的土壤也具有特殊性，因此我们必须建立自己的土壤系统分类架构。”张甘霖表示。
2008年，科技部科技基础性工作专项“我国土系调查与《中国土系志》编制”项目启动。此后的十多年，张甘霖研究员牵头组织全国26家科研院校400多人的科研队伍开展了土壤基层分类调查研究。带着沉甸甸的设备和工具，科研人员们的调研路线遍布蜿蜒的山路、隐蔽的农路，在全国31个省区市留下足迹。
团队共调查了5696个典型土壤剖面，鉴别了覆盖全境的典型土系4351个，最终建立了我国土壤系统分类基层分类单元土系及土系数据库。团队出版的1760万字的《中国土系志》，系统更新了我国土壤资源清单，成为国际上信息记录最为全面的国家级土壤基层分类档案。
“对土壤信息进行采样、分析，一直是一项耗时费力的工作。有没有更好的方式来获取土壤信息？为此，团队也在信息获取方面进行技术攻关。”张甘霖介绍，团队创建了中国土壤光谱库，参与创建全球土壤光谱库，提出了地理环境－光谱特征自适应匹配的土壤光谱预测新方法；在设备上，研发了具有高检测精度的便携式与车载土壤有机质、全氮等光谱检测仪，将设备放置于拖拉机等农机上，就可以记录土壤信息，精度大于90％；此外，团队将卫星遥感、无人机遥感技术和实验室内业分析技术结合起来，发明了基于地表动态反馈的土壤遥感监测方法，为土壤调查与更新制图提供了关键支撑。
我国面积广大，对于土壤的调查无法穷尽每一寸土地，在构建土壤信息时就需要引入预测功能。张甘霖团队发明了土壤三维空间变异刻画与环境协变量优选新算法，以及高精度数字土壤制图模型，首次构建了我国90m分辨率高精度国家土壤信息网格。“根据预测数据，我们搭建了土壤数据综合服务系统，并实现了一站式数据共享服务。打个比方，你站在国内任何一地的农场中，每走几步，都可以看到定位地点的土壤信息。”张甘霖介绍。
基于土壤信息网格的相关应用服务不仅能成为农业部门、土地管理部门、林草部门制定决策的数据基础，更是已经向大众开放，服务智慧农业。“目前，我们对土壤信息的分辨率精度在90m×90m的尺度，即一公顷左右。未来，我们希望在精度上进一步下功夫，提高预测的可信度、可靠性。”张甘霖说。
近年来，我国启动第三次全国土壤普查（下称“土壤三普”），现已进入全面铺开阶段，预计于2025年形成普查成果。土壤三普作为一项重要的国情国力调查，重点对耕地、园地、林地、草地等农用地和部分未利用地的土壤开展调查。张甘霖团队的工作为制定土壤三普的《外业调查与采样技术规范》《土壤类型图编制技术规范》《土壤样品库建设方案》等技术规范提供了全方位的科技支撑，培养输送了一批技术人才。
“在我们团队中，来自全国20多家高校、科研院所的年轻人发挥着重要的作用。有的研究生第一次来，对土系调查工作还是懵懵懂懂，但经过培训后，逐渐对工作熟练上手。当这些年轻血液进入全国各地的工作岗位，就成了‘新生代’的技术力量，我带过的许多学生，都成了土壤三普工作中的主力。”张甘霖说。
“板凳甘坐十年冷”，深耕土系调查工作几十年，“看到多年研究积累的成果得到了国家奖和同行专家的认可，当然很开心。”张甘霖告诉记者。从零开始自主构建起我国的土壤基层分类档案，还只是第一步，目前，张甘霖团队正在投入黑土地和青藏高原的土壤调查计划，“希望我们能够进一步精进土壤信息获取技术，让我们的土壤信息系统和技术，都站上国际顶尖的位置。”
