随着现代化进程的加快，耕地质量退化、土壤污染等问题日益凸显，如何精准监测并有效保护耕地质量，成为保障国家粮食安全的重要课题。近日，在第二届黑土地耕地质量监测评价论坛上，中国科学院东北地理与农业生态研究所发布天空地立体监测技术。这一技术结合遥感与物联网等多种设备和手段，实现了对黑土地的多维监测，为黑土地“诊断把脉”提供了理论支撑，更为搭建新型农业场景提供了重要底层数据。
黑土地是世界上最肥沃的土壤，被誉为耕地中的“大熊猫”。尽管黑土高产丰产，但仍面临土地肥力透支的问题。为此，3年前，刘焕军团队联合9家单位，开始研发黑土地耕地质量天空地立体监测技术。团队面向国家需求，围绕“黑土地耕地质量本底不清、变化不明”，“变薄、变瘦、变硬”等问题展开科研攻关。
传统的耕地质量监测手段依赖于人工采样和实验室分析，不仅费时费力，还难以对大范围耕地进行实时监测和动态管理。而天空地立体监测技术可从多个维度了解耕地的具体情况。耕地质量监测技术集成多源多模态卫星遥感，有人机、无人机，以及地面传感器与地面采样等设备和手段，为黑土地搭建起了高效、精准、全面的耕地立体监测网络，精准把脉黑土质量。
通过实时传输监测数据，并进行大数据分析和处理，天空地立体监测技术可对耕地质量进行动态管理和预警。一旦发现耕地质量下降，科研人员可立即采取治理和修复措施。基于监测数据，监测系统可以制定更加科学合理的耕地保护政策和农业发展规划。
针对北大荒九三分公司鹤山农场的土地问题，团队利用天空地立体监测技术，获得地块内侵蚀障碍、作物长势、高程坡度、土壤肥力等高精度数据，结合水肥运移规律，为地块“会诊”。
根据农业生产靶向问题与农户场景的不同，团队还设计了不同技术方案。例如在友谊农场针对格田改造后表土时空错配的问题，实行水田插秧机侧深变量施肥；针对桦南地区的白浆土，研发了适合播种期间变量基肥的方式；结合松嫩平原农业生产特点，研发了秋季起垄变量施肥等。
为让农户们享受到立体监测系统的决策成果，团队还开发了中科司农智能农业软件。利用该软件，农户只需要在屏幕上绘制地块，即可获得地块的土壤含量、气象、长势、灾害、产量等各类信息，以及施肥、喷药、播种、灌溉等农业生产指导方案，打通了科技赋农的最后一公里。