全球首张！天大打造的“超级世界地图”你一定没见过！

土壤圈是表层地球系统最活跃的圈层，是联接大气圈、水圈、生物圈与岩石圈的核心要素，在地球生态系统中起到关键的作用。土壤水力参数对 农作物生长、农业生态系统、天气预报、空气质量、全球气候 等领域具有重大意义。长久以来，科学家获取土壤水力参数主要靠“实测”和“预测”：“实测”需要在土壤深处采样并送交专业机构检测，成本高、周期长，极不方便；通过转换函数“预测”是一种高效获得土壤水力参数的方法。然而，目前的转换函数大多基于经验公式建立，准确性差。一张基于物理背景的土壤水分特征建立的、涵盖世界各地土壤水力不同特性状况的“地图”，成为了 学界亟待填补的空白 。

图: Kosugi 水力参数在土壤质地三角形中的分布及不确定性（利用砂、粉砂、粘土的百分比含量及容重为1.3g/cm3作为模型的输入）。红色代表高值，蓝色代表低值。a, c, e, g, i 为残余含水量、饱和含水量、压力水头中位值、压力水头的方差、饱和渗透系数；b, d, f, h, j; 为相应参数的方差

张永根利用 机器学习和随机抽样 等方法建立了全新的土壤转换函数模型，并利用从世界各地采集点获得的5万个土壤样品，提取出近12万个数据对模型进行验证，基于Soilgrids，从而构建了全球第一张基于物理背景的土壤水力 “超级世界地图”。使用这张“超级地图”，科学家可以“秀才不出门，便知天下事”，得到 全球任意1km网格范围内 表层土壤的残余含水量、饱和含水量、压力水头中位值、压力水头的方差、饱和渗透系数、田间持水量、植物凋萎系数、植物可利用水分等参数，极大降低了土壤水力研究及污染治理的成本。

“下一步，我们会继续提升‘超级地图’的精度，”张永根表示，“希望通过我们的研究，对我国地下水资源保护、土壤污染治理和发展精准农业等方面提供有力的支持和帮助。”

相关数据集（Geotiff格式，可被GIS软件及R、python、Matlab等程序读取）及代码下载地址：

https://dataverse.harvard.edu/dataset.xhtml?persistentId=doi:10.7910/DVN/UI5LCE。

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