作者：王晓晴，孙孝林*
来源：作者赐稿
快速、准确获取土壤信息是精准农业、生态环境保护、科学研究等的重要前提。可见-近红外高光谱（vis-NIR）是目前研究中最有望实现这一目标的技术方法之一，具有高效、廉价、便捷、无污染等优点，在原位土壤进行应用时还具有无损、无前处理等优点。它可以通过一次光谱测定来获取诸多土壤属性信息的优势。截至目前，用光谱同时估测多土壤属性的研究主要使用基于硬参数共享方式的共享底层结构多任务卷积神经网络（multi-CNN）方法。这种方法忽略了土壤属性之间相关性的差异特征，限制了多土壤属性同时估测的准确性。
2024年12月，国际著名土壤学期刊Geoderma刊发了基于多门控混合专家模型（MMoE，结构如图1）的光谱同时估测多土壤属性研究。这项研究将该模型应用在欧洲土壤光谱库（LUCAS）中17272个矿质土样上，估测了10种土壤属性（砂粒、粉粒、粘粒、pH、有机碳、碳酸钙、全氮、全磷、全钾和阳离子交换量）。结果表明，与常规方法如偏最小二乘回归（PLSR）、单任务卷积神经网络（single-CNN）以及基于硬参数共享方式的多任务长短期记忆网络（multi-LSTM）相比，基于数据增强的MMoE具有更高的准确度，能有效地提取出多土壤属性的共同特征和独特特征（图2），降低了估测误差5 %–48 %，提高一致性系数（CCC）可达74 %。与multi-CNN相比，MMoE可以提高除pH以外的土壤属性的准确度，误差降低3%-8%，CCC提高可达5%。
该项研究为提高高光谱同时估测多土壤属性的准确度提供了参考，近期以“Simultaneous estimation of multiple soil properties from vis-NIR spectra using a multi-gate mixture-of-experts with data augmentation”为题发表在Geoderma上。第一作者为王晓晴博士研究生，通讯作者为广西大学孙孝林教授。该研究得到了国家自然科学基金项目（42071062）的支持。
原文链接
https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2024.117127
图1 MMoE模型结构
图2 MMoE的多种光谱输入与专家网络输出之间的相关性热图
中国科学院院士朱永官带领一群“土壤高级玩家”，一同创作出了本部集科学性、趣味性和前瞻性于一体的科普著作——《鲜活的土壤》，以科研者的视角和深入浅出的笔触，向大众讲述了土壤的本质、功能、土壤污染问题以及由此带来的粮食安全问题等人们关心和感兴趣的话题。
书中不仅涵盖了土壤的形成、分类、功能等基础内容，还深入探讨了土壤与生态环境、人类健康、文明演变进程等方面的紧密联系。用丰富的科研数据与成果揭示了土壤作为农业生产之基、生态系统之本的不可替代作用，更强调了在当前全球环境变化与资源约束加剧的背景下，科学合理地利用土地资源，对于维护国家粮食安全、促进生态平衡、实现经济社会可持续发展乃至推动人与自然和谐共生的战略价值。
《土壤盐渍化的诊断、评估、减缓与适应技术指南》由联合国粮农组织 / 国际原子能机构粮食和农业核技术联合中心水土管理和作物营养科专家穆罕默德·扎曼、李恒所著。著者长期致力于改善土壤、水资源与肥料管理的生产实践，为促进国际社会农业积极适应气候变化做出了贡献。
该书回顾了全球土壤盐渍化的历史和治理成败经验，旨在制定盐度和钠化度的评估技术规程，完善盐渍化土壤的缓解和适应措施，创新和推进核技术和同位素技术等的应用，为可持续地利用盐碱地提供可行性方案。该书具有先进性、指导性和实用性，能够切实解决生物盐碱农业所遇到的实际问题。该书可为进行景观和农田土壤盐渍化评估和诊断，利用核技术和同位素技术制定边际土壤可持续利用战略的技术研究人员、一线管理人员提供参考和借鉴。
康绍忠院士序|《土壤盐渍化的诊断、评估、减缓与适应技术指南》出版发行
张佳宝院士序|《土壤盐渍化的诊断、评估、减缓与适应技术指南》出版发行
Rainer Horn 博士，德国基尔大学教授，世界著名土壤物理学家。现任中-欧土地和土壤合作专家组委员，曾任世界土壤联合会(IUSS)主席，IUSS土壤物理委员会、土壤技术委员会以及第三工作组主席、土壤耕作研究组织主席、德国土壤学会主席等土壤学术组织重要职位。Horn教授在不饱和土壤力学理论创新和应用、土壤物理多尺度过程、土壤力学与水力学、物理化学和生物学等多学科交叉研究等方面取得巨大成就，并成功应用于指导固废处理、地质工程安全以及电缆地下埋藏等社会经济多方面。发表100余篇期刊论文，数十部土壤学专著以及数百篇技术报告，荣获美国土壤学会、美国农学会会士，罗马尼亚、波兰、德国土壤学会以及国际土壤耕作研究组织等学术团体先后授予Horn教授荣誉会员称号。
该书由赵英博士和张斌博士组织，邀请了诸多从事土壤物理研究的中青年工作者共同翻译。他们花费很大精力把该教材引进国内，可使更多的科研人员系统了解土壤物理学，对推动我国土壤物理学的发展意义重大。
邵明安院士序|《土壤物理学精要——过程、功能、结构和力学导论》
《土壤物理学精要——过程、功能、结构和力学导论》出版—赵其国院士序
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