中国科学院地质与地球物理研究所石启斌博士与国际合作者领导的研究揭示，常见的农业实践如深耕和使用重型机械会严重破坏土壤的自然结构。这项发表在《科学》杂志上的研究指出，健康土壤包含一个由微小孔隙和通道组成的内部网络，使水能深入渗透供植物利用。

研究团队在英国哈珀亚当斯大学的实验农场采用光纤传感器技术，将标准光纤电缆转换为大规模传感器阵列，通过检测水流产生的地面振动，每分钟监测水在土壤中的运动。高分辨率光纤数据显示，在严重耕作的土壤中，降雨往往在地表积聚并快速蒸发，导致深层土壤干燥。

相比之下，未受干扰的土壤能快速吸收水并将其储存在深层，供植物在干旱期间取用。研究团队开发了动态毛细管应力模型来解释这一现象，假设土壤孔隙结构存在“墨水瓶效应”，即水易流入孔隙但流出困难。

石博士解释道：“土壤不是一个简单的颗粒集合，而是一种多孔介质，其结构在水循环中像毛细血管一样运作。”这些发现强调需要重新思考农业土地管理，保护土壤自然结构对帮助作物适应气候变化驱动的极端天气至关重要。

这项研究引入了分布式光纤传感技术，通过“倾听”地球来实时诊断农业土壤条件，为制定更具韧性的可持续粮食生产策略提供新方法。

出版详情：作者：Chinese Academy of Sciences；标题：《Fiber-optic sensors reveal how farming destroys soil's natural structure》；发表于：《Science》(2026)。