土壤是我们这个星球生态系统不可或缺的重要组成部分，它为我们提供了食品、动物饲料、纺织品、木制品等。土壤还过滤掉了大部分有害物质，对维持生态系统至关重要的气候、水和营养物质的循环起着重要的调节作用。虽然土壤被早期的哲学家尊为四大要素之一（土、火、水和空气），但它却也常被贬称为污垢或泥土。如今，人们越来越强烈地意识到，对土壤的疏于管理可能导致粮食短缺、水土流失、温室气体排放增加、水资源质量降低等。

 

 

　　随着人口的持续增长以及对自然资源的需求越来越大，生态系统更需要得到人类的呵护和提供更多的服务，土壤与农业的关系因此也超越了传统意义上的联系――土壤在生态系统中占据了更为重要的位置――人类必须要了解和保护这一人类赖以生存的重要资源。

 

　　土壤学的研究始于1883年，当时俄国著名土壤地理学家道库恰耶夫（V. V. Dokuchaev）首次将土壤学与地质学分离开。在此之前大约40年，德国著名化学家贾斯特斯·冯·李比希（Justus von Liebig）在土壤里发现了重要的植物营养素，便预示了土壤学与地质学的分离。今天，世界各地有超过1.6万名土壤科学家在上述两人发现的基础上进行着土壤学研究，他们将土壤作为一种自然资源进行研究、分类、绘制土壤地图，包括土壤为人类的农业生产、城市、生态和环境提供服务等。其中，土壤科学家侧重于土壤的长期动态变化，如土壤层中的土壤形成速率等，而农艺学家、生物地球化学家、城市规划工程师等则注重于对短期土壤动力学的详细了解和土地的使用。

 

　　在土壤学的研究中，许多土壤科学家将注意力聚焦在解决土壤肥力的一些问题上，因为这些土壤能否生产出足够的粮食是养活全球人口的关键，包括粮食供应得不到保障与土壤肥力枯竭直接相关。目前，世界上有1亿人口正在承受着饥饿和营养不足的痛苦，其中大部分人居住在撒哈拉以南的非洲地区。比如，氮对植物蛋白质的形成至关重要，磷是植物进行光合作用和能源传输的重要营养成份，而上述地区其贫瘠的土壤里这些营养成份含量极低，因此，非洲农业每公顷玉米产量只有1吨，而在美国和欧洲每公顷平均为8吨。

 

　　由于农业占据了大气中温室气体排放量的三分之一（大部分与土壤有关），在分层研究中，许多土壤科学家将重点放在气候变化背景下的土壤情况的分析上。比如，森林砍伐和土壤中的微生物呼吸产生的二氧化碳，湿地、稻田和牛打嗝产生的甲烷，以及来自矿物质和有机肥料的一氧化二氮等。

 

　　由于技术术语和沟通方式的陈旧，土壤信息的沟通对不同层次的人群来说，依然是一个巨大的挑战。虽然世界许多地区都有土壤图的存在，但都是静态的，而且其标示的图标对于大多数非专业人士来说难以辨识，比如，政府官员就很难利用这样的土壤信息来指导自己的决策。

 

　　目前，一个国际科学家联盟正在合作进行一项创新计划，以绘制出数字化的世界土壤图。其中，全球土壤图网站（GlobalSoilMap.net）还将提供地球面临一系列重要问题的信息，如粮食生产保障、气候变化和水资源利用等关键信息。该网站提供的土壤图每像素分辨率为90米，约合0.8公顷或2英亩。数字化土壤图以及从中衍生的信息系统，可以让非专业人员从土壤图中了解到土壤信息，数字化土壤图将提供更精确的土壤信息，让人们随时可以了解土壤的复杂性和动态特性。

 

　　GlobalSoilMap.net采用了当今最先进的技术，包括遥感、近红外和中红外光谱和空间统计学等，创建了一个高分辨率的包括多种土壤特性在内的数字化的动态土壤图。通过卫星对火星测绘已经采用了这种技术，这也正是为什么我们对火星土壤的了解比对非洲土壤了解更多的原因。

 

　　数字化土壤图，基本覆盖了诸如水的储存量、土壤酸性、土壤含碳量、土壤电导率等土壤特性的空间结构数据――通过使用新的统计方法和现场采样，可以确定土壤特性的分布情况，其数据将有助于预测尚未采样地区的土壤特性。比如，结合卫星测量的土壤养分、水分和有机物质等信息的现场采样数据，如同一个基于网络的系统平台，并可对土壤特性随时间变化的相关信息进行更新。

 

　　数字化土壤图还可与温度、降雨量、植被、地质、地形、人口、饥饿、贫困和疾病热点区、公路密度等参数的数字地图重叠覆盖，便于科学家和决策者做出更好的决策。包括在网上免费提供互动式的地图，可以给土壤研究人员提供前所未有的便利；同时还将为不同的终端用户提供土壤管理的建议，包括农业推广人员、农业企业、农民协会、环境服务机构、政策制定者和民间社团所需要的特定信息。

 

　　GlobalSoilMap.net在世界各个地区都设有分点：北美洲、拉丁美洲、欧亚大陆、非洲、中东、东亚以及大洋洲，不久还将延伸到南亚。对非洲撒哈拉以南地区的测绘工作已经开始，其资金主要来自比尔-梅林达·盖茨基金会的1500万美元捐赠和非洲绿色革命联盟组织（AGRA）的300万美元资助。承担这一项目的“非洲土壤信息服务”机构，目前正在对非洲境内1800万平方公里的土壤进行采样，包括对所有现有的土壤数据资料进行汇编整理。

 

　　“全球数字化土壤制图计划”的非洲分点将帮助非洲农民生产更多的粮食，解决饥饿和贫困问题，并提供减缓气候变化所需的土壤含碳数据。在非洲，土壤肥力降低的困境目前仍在继续，非洲撒哈拉以南地区约5亿公顷的农业耕地已然退化，对土地的需求问题正变得更为严峻，人口增长带来的更多粮食需求与干旱、受侵蚀程度更甚、使用肥料更少的土壤产生了直接的碰撞，退化的土壤可能很难为非洲大陆提供所需要的足够的粮食。

 

　　随着数字化土壤图绘制计划项目扩展到其他各大洲，我们将发现，地球上一些最紧迫问题的解决方案就在我们脚下。