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  2024年10月27日第二十三屆中國(guó)生態(tài)大學(xué)在遼寧省沈陽(yáng)市圓滿閉幕，本次大會(huì)土壤生態(tài)健康作為重要議題引發(fā)與會(huì)人員的熱烈討論，土壤生態(tài)健康對(duì)于維護(hù)生態(tài)平衡、保護(hù)生物多樣性、應(yīng)對(duì)氣候變化、促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和土地資源可持續(xù)利用等方面具有重要意義。

  北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司長(zhǎng)期致力于土壤生態(tài)方向的技術(shù)研發(fā)與實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)合國(guó)際先進(jìn)的高光譜成像技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用，推出了土壤生態(tài)研究監(jiān)測(cè)技術(shù)方案，可幫助用戶快速了解土壤有機(jī)質(zhì)含量、土壤污染分布情況，同時(shí)了解土壤呼吸速率，評(píng)估土壤微生物的生物量和活性，可廣泛應(yīng)用于土壤有機(jī)質(zhì)含量分析、土壤污染物降解研究、礦區(qū)土壤生態(tài)修復(fù)等領(lǐng)域。該方案主要基于以下技術(shù)：

• 土壤呼吸測(cè)量技術(shù)

SoilLab多通道實(shí)驗(yàn)室土壤呼吸測(cè)量系統(tǒng)，可用于實(shí)驗(yàn)室測(cè)量土壤動(dòng)物、微生物呼吸、根呼吸等，特別適用于濕地土壤、工業(yè)污染土壤、固廢等的微生態(tài)實(shí)驗(yàn)?zāi)M觀測(cè)

EGA60多通道氣體交換測(cè)量系統(tǒng)可對(duì)24個(gè)土壤樣品持續(xù)測(cè)量分析CO₂/H₂O，并在線顯示分析結(jié)果，可選配熒光光纖氧氣傳感器進(jìn)行土壤O₂測(cè)量分析

• 土壤高光譜成像分析技術(shù)

左圖：Ecodrone® UAS-8高光譜無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)，高性能推掃式高光譜成像技術(shù)，厘米級(jí)地面分辨率2cm@30m，可應(yīng)用于大尺度土壤高光譜掃描分析；右圖：PhenoPlot輕便型移動(dòng)掃描平臺(tái)，輕便、可折疊，高度80-180cm可調(diào)，內(nèi)置溫濕度、光照度傳感器，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行程序，適用于野外樣方土壤高光譜檢測(cè)

左圖：SisuROCK高通量土壤樣芯高光譜成像分析系統(tǒng)，一次可搭載VNIR、SWIR、MWIR 和 LWIR 等多款高光譜相機(jī)，每天可自動(dòng)完成數(shù)百米長(zhǎng)度的樣芯成像分析，實(shí)現(xiàn)土壤有機(jī)質(zhì)、土壤重金屬污染的準(zhǔn)確檢測(cè)；右圖：PhenoTron®-XYZ大型成像分析平臺(tái)，采用STP技術(shù)和在線視覺監(jiān)控； XYZ三軸全自動(dòng)運(yùn)行，可精準(zhǔn)定位掃描成像分析，運(yùn)行精度1mm，適用于實(shí)驗(yàn)室或溫室大田的高通量土壤檢測(cè)

應(yīng)用案例：

• 干旱地區(qū)土壤生物結(jié)皮與土壤地化循環(huán)

美國(guó)德克薩斯大學(xué)的Kristina等，研究了生物結(jié)皮滲漏液在促進(jìn)地下營(yíng)養(yǎng)和可溶性碳庫(kù)以及地下微生物循環(huán)中的作用。使用SoilLab土壤呼吸測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量不同演替階段的生物結(jié)皮下的土壤樣本呼吸速率，用于評(píng)估土壤微生物的生物量和其活性，發(fā)現(xiàn)生物結(jié)皮和地下礦質(zhì)土壤之間的養(yǎng)分和C連通性程度取決于生物結(jié)皮演替階段和其養(yǎng)分元素可以通過對(duì)養(yǎng)分的可利用性和CO₂通量的反饋，來評(píng)估旱地土壤的生物地質(zhì)化學(xué)循環(huán)狀況。（參考文獻(xiàn)：Young K E, et al. Vertical movement of soluble carbon and nutrients from biocrusts to subsurface mineral soils[J]. Geoderma, 2022.）

• 堆肥污水污泥改善土壤污染

捷克生命科學(xué)大學(xué)的研究人員Martin等發(fā)現(xiàn)堆肥污水污泥在研究區(qū)作為土壤修復(fù)劑表現(xiàn)出適用性，盡管需要考慮堆肥原料的質(zhì)量、異質(zhì)性和場(chǎng)地背景值等因素，但土壤呼吸等指標(biāo)表明，在污泥應(yīng)用后六個(gè)月內(nèi)，未對(duì)土壤健康造成不良影響，且土壤毒理性降低。（參考文獻(xiàn)：Vítková M, et al. Sustainable use of composted sewage sludge: Metal (loid) leaching behaviour and material suitability for application on degraded soils[J]. Science of The Total Environment, 2024.）

• 高光譜成像技術(shù)檢測(cè)土壤有機(jī)質(zhì)

加拿大阿爾伯特大學(xué)的研究者Sorenson利用Specim SisuROCK高光譜成像系統(tǒng)，采集三種不同輪作土壤剖面的VNIR-SWIR高光譜數(shù)據(jù)，結(jié)合元素分析儀建立有機(jī)碳SOC和氮TN預(yù)測(cè)模型，發(fā)現(xiàn)輪作中添加牧草增加了土壤SOC和TN的含量，多集中在表層。（參考文獻(xiàn)：Sorenson P T, Quideau S A, Rivard B, et al. Distribution mapping of soil profile carbon and nitrogen with laboratory imaging spectroscopy[J]. Geoderma, 2020.）

• 無(wú)人機(jī)高光譜成像技術(shù)檢測(cè)土壤污染分布

西班牙奧維耶多大學(xué)的研究人員基于地面地球化學(xué)調(diào)查、無(wú)人機(jī)遙感獲取的高光譜數(shù)據(jù)以及機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)土壤污染物分布的穩(wěn)健預(yù)測(cè)。其中，隨機(jī)森林模型為土壤和植被中的As和Hg濃度提供了最佳的無(wú)偏模型，對(duì)污染物含量和分布的預(yù)測(cè)與地面實(shí)測(cè)化學(xué)數(shù)據(jù)吻合良好，且對(duì)As的預(yù)測(cè)精度高于Hg。（參考文獻(xiàn)：Salgado L, López-Sánchez C A, Colina A, et al. Hg and As pollution in the soil-plant system evaluated by combining multispectral UAV-RS, geochemical survey and machine learning[J]. Environmental Pollution, 2023）

  北京易科泰生態(tài)技術(shù)公司長(zhǎng)期致力于生態(tài)-農(nóng)業(yè)-健康領(lǐng)域儀器的研發(fā)、應(yīng)用與推廣，為土壤養(yǎng)分、土壤重金屬污染、土壤-植物互作關(guān)系研究提供從實(shí)驗(yàn)室到野外，從地面到無(wú)人機(jī)遙感全方位解決方案：

• SoilLab實(shí)驗(yàn)室多通道土壤呼吸實(shí)驗(yàn)測(cè)量系統(tǒng)
• EGA60高通量實(shí)驗(yàn)室土壤呼吸測(cè)量系統(tǒng)（最多可達(dá)24通道）
• SoilBox343便攜式土壤呼吸測(cè)量系統(tǒng)，可選配土壤水分與溫度測(cè)量傳感器
• OTC-Auto群落光合-呼吸原位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
• PhenoTron®-HSI實(shí)驗(yàn)室高光譜成像分析系統(tǒng)
• PhenoTron®-XYZ大型高光譜成像分析系統(tǒng)
• IQ智能手持式高光譜成像系統(tǒng)
• Ecodrone®無(wú)人機(jī)高光譜遙感平臺(tái)