顏色是土壤最引人注目的視覺特徵，是人們對土壤的第一認識，它可以指示土壤屬性、發生過程和肥力，是土壤診斷分類和質量評價的重要指標。《尚書•禹貢》將中原大地的九州土壤分為黃壤、白壤、黑墳、白墳、赤植墳和青黎等。

北京中山公園社稷壇鋪墊的五色土，東方為青色，南方為紅色，西方為白色，北方為黑色，中部為黃色，或許是最早表達土壤顏色分佈的圖騰。隨著現代土壤科學的發展，對我國土壤顏色分佈有了更多的認識，例如按土壤發生分類，我國東部地區土壤從南到北大致呈磚紅壤-赤紅壤-紅壤-黃壤-黃棕壤-棕壤-暗棕壤及棕色針葉林土等地帶性分佈。

據研究，這一分類是世界上最多使用顏色來命名土壤的方案。用土壤顏色來命名土壤固然有其簡便性和一定程度上的合理性，然而，實際上土壤顏色無論在水平方向還是剖面深度方向都具有高度的變異性，土壤科學工作者經常發現在某個以顏色命名的土壤地帶會出現完全不同（顏色）的土壤，但是國內外有關土壤顏色空間變異方面的研究很少。

北京中山公園社稷壇

我國面積廣大，土壤景觀複雜多樣，如何在有限的稀疏土壤調查樣點條件下繪製較為精細的全國土壤顏色空間分佈，是一個具有挑戰性的問題。常規地統計插值方法僅依賴樣點進行插值，難以揭示土壤顏色空間變化細節，而且其假定苛刻，對樣本數量和分佈也要求較高，不適用於復雜地區和稀疏樣本條件。對此，張甘霖研究員團隊採用基於土壤景觀關係理論的預測性土壤製圖（Predictive Soil Mapping， PSM）方法，對土壤顏色進行數字製圖，而目前國際上尚未有這方面的研究報導。

使用近年“我國土系調查與《中國土系志》編制項目”獲取的近5000個土壤調查剖面的孟塞爾（Munsell）顏色數據作為樣本，利用遙感和GIS技術對氣候、母質、地形地貌等成土環境因素進行定量表徵，形成覆蓋全國的成土環境數據集，採用集合式機器學習算法隨機森林（Random Forest）建立了土壤顏色（幹態和潤態）與成土環境條件之間的關係模型，對5，10，15，25，35，50，75，100，125cm共9個深度的土壤顏色進行了推測製圖，生成了全國土壤顏色的三維分佈圖，結果用RGB和孟塞爾顏色兩種表達形式。

25cm深度土壤孟塞爾顏色（潤態）分佈圖

25cm深度土壤顏色（潤態）局部細節圖：西安區域（左）和成都區域（右）

5cm（左列）和50cm（右列）深度土壤顏色（潤態）孟塞爾色調（hue）、明度（value）和彩度（chorma）分佈圖

該工作是中國土壤信息格網建設的重要部分，提供了我國第一個標準一致、詳細的土壤顏色視圖，是土壤過程模型、土壤肥力質量評價與空間管理的關鍵參數，可服務於法庭土壤物證溯源研究，也是向公眾傳播土壤多樣性、增強土壤保護意識的寶貴工具。該成果發表在國際著名土壤學期刊Geoderma上（https：//doi.org/10.1016/j.geoderma.2020.114556），相關數字產品空間分辨率為1km，可以免費下載（網址https：//dx.doi .org/10.11666/00072.ver1.db）。研究得到了科技基礎性工作專項“我國土系調查與《中國土系志》編制”（2008FY110600 & 2014FY110200）、國家重點研發計劃（2018YFE0107000）和中國科學院南京土壤研究所“一三五”前沿研究項目的支持。