《Computers and Electronics in Agriculture》：Long-Term Field Experiments Overview Map: An interactive open-access metadata platform to enhance networking and data reuse
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为解决农业长期试验（LTE）数据分散、标准不一、难以获取和复用的问题，本研究开发了“长期试验概览地图（LTE-Map）”。这个开放获取的交互式平台通过标准化的元数据模型，整合了全球688个LTE的试验信息，显著提升了数据的可发现性、可访问性和互操作性，为跨站点比较、数据合成及可持续农业研究提供了有力支持。
想象一下，有一批跨越了数十年甚至上百年的农业试验田，它们忠实地记录着不同耕作方式对土壤、作物和环境产生的深远影响。这些长期田间试验（Long-Term Field Experiments, LTEs）是揭示农业可持续性密码的宝贵数据库。然而，一个巨大的挑战横亘在科学家面前：这些价值连城的数据往往散落在全球各地的研究机构中，格式五花八门，描述标准不一，就像一座座信息孤岛。研究人员想要找到、获取并综合使用这些数据来进行大规模分析，比如比较不同气候带下的土壤固碳效果，变得异常困难。数据的“碎片化”严重限制了其潜力的发挥，也阻碍了基于证据的农业政策制定和可持续土地管理。正是在这样的背景下，一项旨在“绘制”和“联通”这些农业科研宝藏的研究应运而生。
为了破解长期试验数据的整合与共享难题，一个由莱布尼茨农业景观研究中心（ZALF）领衔的国际研究团队，开发并推出了“长期田间试验概览地图”（LTE-Map）。这个平台就像一个农业长期试验的“数字中枢”，致力于将全球分散的LTE信息集中起来，并以标准化、可视化的方式呈现。研究成果以题为“Long-Term Field Experiments Overview Map: An interactive open-access metadata platform to enhance networking and data reuse”的论文，发表在农林科学领域的知名期刊《Computers and Electronics in Agriculture》上。该研究的核心目标是创建一个开放获取的交互式平台，通过统一的元数据模型，增强LTE数据的可发现性、可访问性、互操作性和可重用性，即遵循FAIR（Findable, Accessible, Interoperable, Reusable）原则，从而促进全球范围内的科研合作与数据驱动的农业研究。
研究人员为构建LTE-Map，主要运用了几个关键技术方法。首先，通过系统的文献综述（利用Web of Science、Scopus等数据库）以及与LTE管理者的直接沟通，在全球范围内收集LTE信息。其次，基于BonaRes元数据模式和数据引用（DataCite）标准，开发了一个专门针对LTE的结构化元数据模型，对试验地点、设计、管理措施、土壤属性等信息进行标准化描述。再者，利用Python的Django框架搭建后端，使用PostgreSQL数据库进行元数据管理，并基于Leaflet库开发了交互式的前端地理信息可视化界面，使用户能在地图上直观探索试验点。最后，平台集成了高级搜索、筛选、统计分析和数据导出（CSV格式）等功能，并利用AGROVOC受控词表来确保检索的语义一致性。
研究结果
1. LTE元数据覆盖范围
截至2025年4月，LTE-Map已收录了来自全球42个国家、6个大洲的688个长期试验的元数据。其中欧洲的试验点最为集中，有627个，显示了该地区在长期农业研究方面的深厚基础。从时间跨度看，平台收录的最早试验始于1843年（英国的Broadbalk试验），最长持续时间已达182年。绝大多数试验（541个）标记为“进行中”，表明相关研究持续活跃。在土地利用类型上，耕地试验占绝对主导（567个），其次是草地（51个）。这反映了当前LTE研究主要关注作物生产系统。
2. LTE-Map的技术架构与功能
平台的技术核心是一个结构化的元数据模型，该模型以“试验”为中心，关联了管理信息、空间信息、时间信息、试验分类、实验设置、田间管理、土壤信息等多个维度的标准化字段。在用户界面上，LTE-Map提供了一个交互式地图，用户可以通过多种筛选条件（如国家、研究主题、土地类型）快速定位感兴趣的试验。例如，使用“施肥”和“作物轮作”关键词进行筛选，可以快速找到365个相关试验。平台还提供词云工具，动态展示高频研究主题（如施肥、土壤、产量），并设有统计中心，可生成各国LTE数量、状态、土地类型等分布图表。每个试验点都有详细的元数据页面，汇总了所有标准化信息，并可链接至外部数据仓库（如BonaRes Repository）获取原始研究数据集。
3. 数据重用案例与平台作用
LTE-Map不仅是一个信息目录，其标准化元数据已成功支撑了多项实质性的科学研究，证明了其作为研究基础设施的价值。例如，一项研究利用该平台的元数据，选取了德国271个LTE站点，结合生物地球化学模型，分析了不同土地利用和管理下的净初级生产力（Net Primary Productivity, NPP）变化，并利用链接的BonaRes仓库中的实测数据进行验证。另一项研究则基于平台提供的247个德国LTE站点位置信息，整合气候数据，评估了在未来气候变化情景下这些试验点可能面临的农业气候风险。此外，LTE-Map还与EJP SOIL、GLTEN（全球长期试验网络）等多个国际LTE网络和项目建立了合作关系，托管和整合它们的元数据成果，避免了项目结束后数据流失的风险，起到了数据枢纽的作用。
结论与讨论
本研究开发的长期田间试验概览地图（LTE-Map）成功构建了一个集中化、标准化且交互式的全球LTE元数据平台。它有效地解决了长期以来LTE数据分散、难以查找和访问的核心痛点，通过实施结构化的元数据模型和遵循FAIR原则，显著提升了数据的可发现性、互操作性和重用潜力。平台目前收录的近700个试验，虽然地理上仍以欧洲为主，但已展现出向全球扩展的良好势头。
该研究的核心贡献在于，LTE-Map不仅是一个信息展示工具，更是一个旨在促进科学合作与数据驱动研究的基础设施。它将原本孤立的长期试验连接成一个可探索、可分析的网络，为开展跨站点比较、大规模荟萃分析（meta-analysis）以及气候变化影响模拟等研究提供了前所未有的便利。多个已成功开展的数据重用案例，如生产力建模和气候风险评估，有力证实了该平台在加速农业和环境科学研究方面的实际效用。
当然，平台也存在一些局限和未来发展方向。当前的数据覆盖存在明显的欧洲中心偏差，需要继续加强与全球其他地区（特别是非洲、亚洲）LTE网络的合作以提升代表性。在技术层面，未来计划开发公共应用程序编程接口（API）、实现更完善的机器可读性以及建立正式的版本控制系统，以进一步提升其FAIR成熟度和自动化水平。此外，收集系统的用户反馈和影响力指标，对于平台的持续优化也至关重要。
总而言之，LTE-Map为长期农业实验数据的管理、共享和重用设立了一个新的标杆。它通过数字化和标准化手段，释放了沉睡在分散档案中的长期观测数据的巨大价值，为应对全球粮食安全、土壤健康维护和农业可持续发展等重大挑战，提供了至关重要的数据基础和协作平台。随着平台的不断进化与全球覆盖度的扩展，它有望在推动证据驱动的农业科学与政策制定中发挥越来越关键的作用。
