耕地質量監測系統

耕地，是人類賴以生存的基本資源和條件。關系到國家糧食安全，關系到國民生計。習總書記多次做出重要批示，提出“要像保護大熊貓一樣保護耕地”黨和國家明確要求，要嚴格實施藏糧于地，藏糧于技戰略，牢牢守住18億畝耕地紅線，實行永久基本農田保護制度，保證基本農田不低于16億畝。實時在線的耕地質量監測系統不僅可以指導農戶精準施肥降低生產成本，還可以為土壤修復和改良及面源污染監測提供重要決策依據。

通過土壤CEC的實時參數獲得不僅可以間接反映土壤保肥供肥性能，還可進一步獲得土壤電荷密度、電場強度和土粒間靜電排斥力的動態信息，從而間接獲得土壤團聚體形成與穩定方面的信息，進而了解土壤結構孔隙的動態情況，最終有助于了解土壤“水、熱、氣、養分”四大肥力因素的動態信息（這四大肥力因素及其關系就是土壤肥力質量）。通過國家、地方多級聯動耕地質量實時監測平臺，對土、水、肥三大土壤質量數據進行實時采集、處理，可以構建全省乃至全國的宏觀耕地質量數據，并進行集中分析展示從而用于精準施肥，土壤修復，土壤改良，及面源污染監測等。建成一個既可進行實時在線監測，又可以定期評估，指導高效、科學管理土地的智能化系統。

   水土流失監測系統

我國是世界上水土流失最為嚴重的國家之一，水土流失面廣量大。2021年全國水土流失面積達267.42萬平方公里。嚴重的水土流失，是我國生態惡化的集中反映，威脅國家生態安全、飲水安全、防洪安全和糧食安全。如果能實現水土流失的實時監測，就可以評估已經發生水土流失的等級，也可以判斷水土保持的措施是否有效，還可以對容易發生水土流失的地區進行風險預警。

實時在線監測土壤CEC值，可進一步獲得土壤電荷密度、電場強度和土粒間靜電排斥力的動態信息，再將土粒間靜電斥力與降雨過程中土壤各種外力（如雨滴撞擊、流水沖擊剪切力和重力等）數據結合，最終可以實現對土壤流失風險進行預測評估。通過建立水土流失監測系統，結合土壤外環境數據（氣象、地質等），實現對水土流失現狀評估和趨勢預測的可視化呈現，從而為水利、自然資源、農業等部門及科研單位提供數據支撐。

   地災風險預警系統

近年來受極端天氣的影響，各地干旱，洪澇等災害頻發，由于地形地貌和人類工程活動等原因，國內部分地區山體滑坡事故頻發。山體滑坡一旦發生，不僅造成滑坡體上人員傷亡、財產損失，而且將危及一定范圍內的房屋、交通、人員安全。針對山體滑坡存在預防難、救援難、危害大、治理難度大等問題，及時有效地監測山體狀態并能夠提前發現異常及預警已經成為人們關注的重點。

國內外滑坡災害的的監測主要采用了5種類型的監測技術：宏觀地質觀測法、簡易觀測法、設站觀測法、儀表觀測法及自動遙感觀測法。但這幾種方法普遍存在的問題是數據采集需要人工到現場進行，這使得滑坡監測缺乏實時性。國內外成功的滑坡預報基本都是通過位移監測來實現的，具有明顯的滯后性。本系統從土壤微觀領域的視角出發，抓住土壤的核心參數—“CEC”，通過對土壤CEC的實時在線監測，進一步獲得土壤電荷密度、電場強度和土粒間靜電排斥力的動態信息，從而從土粒相互作用的微觀尺度監測山體土壤結構穩定性和山體地質結構穩定性，結合山體重力和壓力等參數對地質災害進行預警。本系統根據土壤的pH、電導率、含水量和土溫等實時監測數據通過數據模型計算出實時的表面電荷數據，可以分析出實際條件下土壤相互作用的靜電力、吸附能、復合體結合能、團聚體穩定性的實時變化。再結合氣象數據和常規地災監測技術，實現地質災害早預警早防治。

儀器應用廣泛，不僅能夠為多個學科領域的基礎研究提供助力，也能給諸多工業領域的產品研發給予幫助。

云壤-土壤質量與風險在線監測平臺.pdf