长期以来被气候研究领域的同行所忽视，一小群土壤科学家正在带头努力，将严谨的计算机分析应用于我们脚下的土地。
他们的目标：制作一份全世界的数字土壤地图。
这是一项艰巨的任务。在世界许多地方，例如非洲和南亚，关于土壤的知识充其量只是粗略的，依赖于褪色的纸质地图。而且，如果没有准确的土壤信息，规划者很难知道哪里最适合种植作物，或者气候建模者很难预测有多少碳可能从土壤释放到大气中。
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“各个科学学科都在呼吁获取这些信息，”该项目的协调员、荷兰政府资助的全球土壤研究所ISRIC的土壤科学家阿尔弗雷德·哈特明克说。
哈特明克说，气候科学家、水文学家、农学家和生态学家都希望将这些数据输入他们的模型，以便更好地解决一些重大问题：如果中西部地区发生干旱会怎样？或者如果大片土地被用于生物燃料会怎样？
“人们正在意识到食物来自土地，”哈特明克说。“如果你想结束饥饿，那么你需要了解你的土壤，并且土壤需要处于良好状态。”
该项目名为GlobalSoilMap.net，已从比尔和梅琳达·盖茨基金会获得了大约一百万美元的种子资金。正如哈特明克所说，“这是一张地图，而且[比尔]喜欢地图。它是数字化的，而且他喜欢数字化。”这项工作的一个分支，非洲土壤信息服务，也从该基金会获得了 1800 万美元。
非洲的土壤信息尤其匮乏。事实上，科学家对火星土壤的了解比对非洲土壤的了解更多，土壤科学家、今天发表在科学杂志上的一篇描述该团队工作的论文的作者佩德罗·桑切斯说。
“我们在火星上有探测车，它们会传输土壤和岩石的光谱特征，”桑切斯说。例如，“我们知道火星的土壤含有大量的盐分。”然而，这种现代技术尚未应用于非洲的大规模土壤调查，他补充说。
该项目将主要基于对现有、前数字地图的高科技外推来制作其数字地图。如果成功并获得资金——科学家估计这张地图的成本将超过 2 亿美元——这张地图可以提供随着条件变化，土地随时间变化的快照。
“我们目前假设我们的土壤是静态的，但我们知道它们不是，”国家大气研究中心的气候建模师大卫·劳伦斯说。
此外，劳伦斯说，可靠的全球估算，特别是稳健的碳密度数据，将受到欢迎。
“我们花费大量时间来思考我们正在使用的数据是否正确，”劳伦斯说。他补充说，通常，当模型出现偏差时，这是由于不正确的土壤数据造成的。
包括美国在内的许多国家确实拥有准确的土壤旧地图，其中许多已扫描到计算机中。但科学家说，在低分辨率下，这些地图有一个致命的缺陷。土地被分成多边形——大多数地图看起来像极端选区划分后的彩色州——在这些多边形内，土壤被认为是均匀的。没有概率。
任何研究人员都会告诉您，科学家需要概率。因此，从这些多边形地图出发，该项目将利用现代计算的统计力量，并将其与过去几十年获得的显示植被覆盖、地表温度和海拔高度的卫星数据以及现有的气候数据相结合。
最终，将产生一张高分辨率的土壤地图，以像素（微小的数字方块）呈现数据。每个样本不是沉溺于土壤术语的奥秘（“霍尼欧淤泥壤土”、“中温 Glossic Hapludalf”），而是将以概率的方式列出土壤的特性：其储水能力、碳密度、酸度和密度，甚至其导电性。
下个月将接管该项目科学协调工作的鲍勃·麦克米兰说，该地图的分辨率将达到两个足球场，即 100 米见方。
目前正在进行几个试点项目以支持他们的理论，包括在北达科他州和加拿大马尼托巴省之间的边界以及多瑙河地区。麦克米兰指出，澳大利亚是最高级的土壤绘图员，有效地在整个大陆上测试了他们的模型。
它并非完全顺利。
根据该项目的管理者，“有些地方他们做得非常好，有些地方他们做得非常糟糕，”麦克米兰说。该团队现在正在完善其模型，该项目的初步结果在线提供了一个未来地图的粗略模型。
非洲土壤
该数字地图最大的试验台是 1 月份宣布的非洲项目。著名的土壤科学家桑切斯还领导着哥伦比亚大学地球研究所的千年村庄项目，这是一个社区发展项目，与非洲村庄合作建立可持续农场。他说，拥有一张强大的数字地图将对规划者大有裨益。
目前，非洲大部分地区的土壤中都缺乏磷，磷是植物用于光合作用和能量传输的重要营养素。通常，由于收成和侵蚀而耗尽的磷通过化肥补充；然而，在非洲，化肥的使用量仅为世界平均水平的 10%。
换句话说：由于土壤贫瘠，非洲平均每个农场生产 1 吨玉米。桑切斯说，在美国和欧洲，平均产量为 8 吨。
为了绘制非洲地图，该服务将汇编所有现有数据集，然后在撒哈拉以南非洲和马达加斯加（一个覆盖 1810 万平方公里的区域）的 60 个地点进行采样。该服务部门表示，他们的“空间分层随机抽样方法”将提供该次大陆的第一个“无偏样本”。
在一个拥有近 10 亿人口和多样化生态系统的非洲大陆上，60 个地点似乎是一个很小的样本。该服务的支持者说，这就是技术的用武之地。最终的测试将证明它们的准确性，但是，正如麦克米兰指出的那样，模拟土壤地图已经不可靠，准确率徘徊在 55% 到 65% 之间。
“我们在这里所做的不是什么魔法，它是在复制和验证我们的逻辑，”麦克米兰说。
本月，该项目正在约旦建立一个北非基地，并且在世界各地——美国、巴西、中国、澳大利亚、肯尼亚和法国的学术中心都是合作者——其研究人员正在“追逐资金”，哈特明克说。
美国土壤科学学会科学政策主任卡尔·格拉斯纳说，该地图得到了美国科学家越来越多的支持。
在上个月的八国集团工业国家会议上，奥巴马总统表示，他将要求国会将美国农业发展援助增加一倍，到 2010 年超过 10 亿美元。
格拉斯纳说：“随着总统宣布对农业发展援助的新支持，或许会出现将资金投入全球数字绘图项目的机会。”
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