塞罕坝林场土壤智能化系统建设初探

孙国庆

（河北省塞罕坝机械林场 河北围场 068450）

塞罕坝林场是集“森林-草原-湿地”为一体的复合型生态系统，无论是培育了上万亩林海的林业用地，还是一望无垠的草原用地，亦或生态系统复杂的湿地，首当其冲的物质基础就是土壤。土壤是塞罕坝林场森林生态系统重要的组成部分，在森林建设过程中往往得不到应有的重视。因此，做好森林土壤管理是森林发展不可忽视的重要工作。

1 塞罕坝林场绿地土壤使用现状

塞罕坝林场的土壤多数为红土地和黑土地，砂石地、山丘、曼甸地形较多，长年降水量较少，土壤比较干旱。土地使用主要是以林地、草地、更低、建设用地、其他类型为主。其中，林地使用土壤面积172452hm2，占土地总面积的63.71%；草地土壤使用面积75768hm2，占27.9%；耕地面 积13554hm2，占5.01%；建 设 用 地 面 积1441hm2，占0.53%；其他地类总面积7473hm2，占2.76%。塞罕坝林场地处森林、草原、沙漠交错带，土壤生态系统复杂多样，生物多样性丰富，林场内的土壤植物主要由针叶林、阔叶林、灌丛、草丛、草甸和沼生植被组成。辖区内湿地面积15700hm2，土壤使用率较高，绿化程度丰富。

2 塞罕坝林场土壤管理存在的问题

2.1 数据较为分散，土壤利用率不高经过多年的工作，塞罕坝在土壤的研究方面取得了一定的进展，积累了较多的经验，诸如土壤水分管理、土壤的病虫害调查、绿化植物的配置方面采集了各方面的数据。但这些数据在实际的土壤使用过程中的发挥作用的程度还不够高，数据的有效利用率仍处于较低的水平。

2.2 研究层面和一线施工层面的智能化水平低一线的攻坚造林、病虫害调查等土壤的维护、使用、管理中心，总会遇到一些难以解决的问题，总是需要咨询研究人员或专家以求帮助。但是目前林场土壤的研究指导专家还处于较为高层次的研究阶段，指导工作还是最为原始的现场指导为主，缺少智能化的帮助，无法使指导工作多元化、及时化、精确化。

2.3 土壤管理信息欠直观化近些年来，研究者对林场土壤的研究信息和数据主要来源于资料汇报、现场考察，这些方法费时费力，往往不能做到随时、随地、随实际情况地去掌握和了解，同时对土壤信息的掌握不够直观、不够及时。

3 塞罕坝土壤管理解决方案

3.1 提升使用率全面勘察林场土壤的使用情况，收集土壤使用信息数据，对土壤的使用进行合理分类。平坦的土地可以栽种有价值的树木、药材等；山丘、曼甸等空闲土壤可以进行攻坚造林、灌木丛种植；稀疏林地可以栽种林下植物，使土壤的使用更加多样化、复杂化，培育良好的土壤使用系统。

3.2 加大土壤的数据采集传统的土壤数据研究主要源于实地现场的调查和分析，随着近些年互联网的发展和使用，高科技逐步使用的土壤数据的采集中，可以在土壤中加装传感器，适时测量土壤中的水分和化学因子的变化；加装墒情自动化监控传感器，监测土壤的温度、湿度，根据不同的温度、湿度进行合理化应用；借助计算机技术，将采集的数据进行模拟计算，模拟出土壤的变化，得出结论，做成智能化的成果，直接用于初级的土壤智能管理，用于土壤指导和解决一线工作人员的实际问题；依托互联网技术对林场需水量较大的植物进行精确化灌溉，保证水分的及时补充。

3.3 提供智能化服务未来的土壤数据的收集主要来源于嵌入和安装到各个土壤层面的装备和传感器，以及借助GIS和GPS天地一体化的空间信息观测和测量系统。同时，将收集的数据进行计算机分类处理，将各类数据转化为可用的信息和知识，为林场土地的使用、升级、改造提供智能化。将智慧化的发展理念运用到林场绿地土壤的管理中，建设一套智慧林场土壤管理系统，是林场土壤智能化运用的有效解决途径。

4 绿地土壤管理设计方案

借助土壤的智能化和智慧化理念，以互联网和基础，建设林场土壤职能管理系统，是解决林场土壤存在问题的重要手段，在智能化的研究过程中，信息系统主要由以下3个层次板块构成：

4.1 智能数据层面土壤基层数据的感知层，是未来土壤智能化管理的基础，主要包含林地小班图、土壤绿化使用现状分布图等图形数据，土壤各项数据的实时监测、土壤栽种植物信息等数字数据。这些数据一部分来源于现场的调查和采集，但是未来的智能化建设过程中主要来源于在线传感器捕获的适时数据，智能数据层面主要可以解决土壤研究数据多而分散、利用率较低的问题。

4.2 转化知识层面对采集到的数据和信息，按分类进行不同的整合和管理，是数据信息处理平台的基础。该层面主要包含土壤的质量评价、品质的提升、土壤改良措施等，这些数据可以利用系统和设计规划方案、推荐治理手段等管理服务系统。转化知识层面主要包含数据的系统处理，利用系统模型对不同时段收集的数据在平台进行计算，从而得出土壤想要的质量评价结果、土壤质量提升方案、土壤改良措施等，进而指导实际的工作方法，该层级是土壤智慧化、智能化管理的核心。

4.3 实际应用层面将转化知识层面得到的数据信息应用于土壤管理的各个方面，可以实现智能化管理的真正价值。借助得到的基础数据和对数据的分析，将林场提出的造林绿化、管理方案，推送到几层的管理层、一线的实际工作者和需要的大众群体工作者中，有需求的各类使用者可以分权限查阅自己所需要的数据。实际应用层面的主要功能为实际使用，基层管理层将所得到的知识成果运用到绿化方案和实际规划中；一线工作者借助土壤的各项数据进行合理利用土壤，来解决工作中存在的问题和难点，大众群体可以用这些结果满足自身的需求和爱好，该层面可以解决管理层对土壤管理信息的掌握欠缺直观化的问题。

5 结语

借助智能化和互联网，用现代化的手段解决塞罕坝林场土壤管理中存在问题，开发出兼具数据采集、知识转化、实际应用3个层面的土壤管理系统，此方法在土壤的理论研究上具有可行性，但是在实际的使用过程中还需具体问题具体分析。总体来说，建设林场土壤的智能化管理系统，可以丰富智慧化林场的建设内容，填补土壤生态环境的管理空白，为实现现代化林场、智能化林场建设提供支撑。