耕地质量(liang)监测系统

耕(geng)地(di)(di)，是人类赖以生(sheng)存的基本资源(yuan)和条件。关系到国(guo)家粮食安全，关系到国(guo)民生(sheng)计。习总书记多次做出(chu)重要批(pi)示，提出(chu)“要像保护大熊猫(mao)一样保护耕(geng)地(di)(di)”党和国(guo)家明确要求(qiu)，要严格实(shi)施藏(zang)粮于(yu)地(di)(di)，藏(zang)粮于(yu)技战略，牢牢守住18亿(yi)亩耕(geng)地(di)(di)红线，实(shi)行永久基本农(nong)(nong)田保护制度，保证(zheng)基本农(nong)(nong)田不低于(yu)16亿(yi)亩。实(shi)时(shi)在线的耕(geng)地(di)(di)质量监(jian)(jian)测(ce)系统不仅可以指导农(nong)(nong)户精准(zhun)施肥降低生(sheng)产成本，还(hai)可以为土壤修复和改(gai)良(liang)及面源(yuan)污(wu)染监(jian)(jian)测(ce)提供重要决策依据(ju)。

通过土壤CEC的实时参数获得不仅可以间接反映土壤保肥供肥性能，还可进一步获得土壤电荷密度、电场强度和土粒间静电排斥力的动态信息，从而间接获得土壤团聚体形成与稳定方面的信息，进而了解土壤结构孔隙的动态情况，最终有助于了解土壤“水、热、气、养分”四大肥力因素的动态信息（这四大肥力因素及其关系就是土壤肥力质量）。通过国家、地方多级联动耕地质量实时监测平台，对土、水、肥三大土壤质量数据进行实时采集、处理，可以构建全省乃至全国的宏观耕地质量数据，并进行集中分析展示从而用于精准施肥，土壤修复，土壤改良，及面源污染监测等。建成一个(ge)既可进行(xing)实时在(zai)线监(jian)测，又(you)可以定期评估(gu)，指(zhi)导高效、科学管理(li)土地的智能化系统(tong)。

   水土流失监测系统(tong)

我国(guo)是世界上(shang)水土流(liu)失(shi)最为严重的(de)国(guo)家之(zhi)一(yi)，水土流(liu)失(shi)面广量大(da)。2021年全(quan)(quan)国(guo)水土流(liu)失(shi)面积达267.42万平方公里。严重的(de)水土流(liu)失(shi)，是我国(guo)生(sheng)(sheng)态恶化的(de)集中反映，威胁国(guo)家生(sheng)(sheng)态安(an)全(quan)(quan)、饮水安(an)全(quan)(quan)、防洪安(an)全(quan)(quan)和(he)粮(liang)食(shi)安(an)全(quan)(quan)。如果能实现水土流(liu)失(shi)的(de)实时监测，就(jiu)可(ke)以评估已经发生(sheng)(sheng)水土流(liu)失(shi)的(de)等级，也可(ke)以判断水土保持的(de)措施是否有效，还可(ke)以对容易(yi)发生(sheng)(sheng)水土流(liu)失(shi)的(de)地区进(jin)行风险预(yu)警。

实时在线监测土壤CEC值，可进一步获得土壤电荷密度、电场强度和土粒间静电排斥力的动态信息，再将土粒间静电斥力与降雨过程中土壤各种外力（如雨滴撞击、流水冲击剪切力和重力等）数据结合，最终可以实现对土壤流失风险进行预测评估。通过建立水土流失监测系统，结合土壤外环境数据（气象、地质等），实现对水土(tu)流失现状评估(gu)和趋势预(yu)测的可(ke)视(shi)化呈现，从而为水利、自然资源、农业等部门及科研单位提供数据支撑。

   地(di)灾风险预警(jing)系统

近年(nian)来(lai)受极端天(tian)气的影响，各地(di)(di)干旱，洪(hong)涝等(deng)灾害频发，由(you)于地(di)(di)形地(di)(di)貌和人(ren)(ren)类工程活动等(deng)原(yuan)因(yin)，国内部分地(di)(di)区山(shan)体滑(hua)坡(po)(po)事故频发。山(shan)体滑(hua)坡(po)(po)一(yi)旦发生，不(bu)仅造成滑(hua)坡(po)(po)体上人(ren)(ren)员(yuan)(yuan)伤亡、财产损失，而(er)且将(jiang)危及(ji)一(yi)定(ding)范围内的房屋、交通、人(ren)(ren)员(yuan)(yuan)安(an)全。针对山(shan)体滑(hua)坡(po)(po)存在预防难(nan)、救援难(nan)、危害大、治理难(nan)度大等(deng)问(wen)题(ti)，及(ji)时有效地(di)(di)监测山(shan)体状态并能够提前发现异常(chang)及(ji)预警(jing)已经成为人(ren)(ren)们关注的重点。

国内外滑坡灾害的的监测主要采用了5种类型的监测技术：宏观地质观测法、简易观测法、设站观测法、仪表观测法及自动遥感观测法。但这几种方法普遍存在的问题是数据采集需要人工到现场进行，这使得滑坡监测缺乏实时性。国内外成功的滑坡预报基本都是通过位移监测来实现的，具有明显的滞后性。本系统从土壤微观领域的视角出发，抓住土壤的核心参数—“CEC”，通过对土壤CEC的实时在线监测，进一步获得土壤电荷密度、电场强度和土粒间静电排斥力的动态信息，从而从土粒相互作用的微观尺度监测山体土壤结构稳定性和山体地质结构稳定性，结合山体重力和压力等参数对地质灾害进行预警。本系统根据土壤的pH、电导率、含水量和土温等实时监测数据通过数据模型计算出实时的表面电(dian)荷数据，可以分析出实际条件下土壤相互作用的静电力、吸附能、复合体结合能、团聚体稳定性的实时变化。再结合气象数据和常规地(di)(di)灾(zai)监测技术，实现地(di)(di)质灾(zai)害早(zao)(zao)预警早(zao)(zao)防(fang)治。

仪器应用广泛，不(bu)仅能(neng)够为多个(ge)学科领(ling)域的基础研(yan)究(jiu)提供助力，也能(neng)给诸多工业领(ling)域的产品研(yan)发给予(yu)帮助。

云壤-土壤质量与风险在线监测平台.pdf