2015年由河北省科學技術廳推薦，由圍場滿族蒙古族自治縣蔬菜環(huán)保站承擔的國家星火計劃《菜地土壤氮磷面源污染快速檢測及其評價和防控技術應用》項目(申報編號S2015A200008)?！犊萍疾筷P于下達2015年度國家星火計劃、火炬計劃項目的通知》（國科發(fā)資[2015]436號）項目編號為：2015GA620012。成果主要應用天農業(yè)領域。通過菜地氮磷面源污染的檢測，菜地氮磷面源污染規(guī)律進行評價，為菜地氮磷面源污染的有效防控提供理論依據(jù)；通過分析和評價菜地氮磷的來源及其轉化以及與面源污染相關的氮磷的積累和流失規(guī)律，已建立科學的氮磷防控技術體系。使蔬菜生產真正做到優(yōu)質、高產、高效，實現(xiàn)菜地土壤的可持續(xù)利用。本項目所涉及的主要技術有比色技術、光譜分析技術等都進行了開拓性的研究工作。采用光譜分析技術對土壤各養(yǎng)分含量進行了檢測研究。通過多元線性回歸分析、主成分分析和偏最小二乘回歸分析等方法建立了預測模型，取得了較好的預測效果，其相關系數(shù)達到了0.9以上；并研制了便攜式土壤氮磷污染程度快速檢測裝置；同時也研制了作物葉片的葉綠素、氮素、水分一體化檢測裝置、土壤重金屬和蔬菜農藥殘留便攜式快速檢測裝置等。
創(chuàng)新性
獨占性
盈利性
持續(xù)性
先進性
成熟度
基于比色法和光譜法（比色光譜法）和微流控技術，實現(xiàn)對菜地土壤氮磷的快速檢測。結合濁度補償處理和基質效應校正，實現(xiàn)對菜地土壤氮磷的精確檢測。利用所開發(fā)的便攜式一體化快速檢測裝置，調查和分析了代表性菜地的氮磷面源污染的實際狀況。利用GIS地圖及網(wǎng)絡監(jiān)測系統(tǒng)，將所有數(shù)據(jù)上傳至網(wǎng)絡系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)實時查詢，科學統(tǒng)計。通過優(yōu)化施肥模式的評價研究，獲取了蔬菜硝酸鹽污染的防控技術、菜地氮磷淋溶損失的防控技術及菜地氮磷隨地表徑流流失的防控技術；通過對與面源污染相關的菜地氮磷流失的控制及評價，獲取了有效的菜地化肥優(yōu)化技術、施用化學添加劑技術、種植優(yōu)化技術等氮磷污染的防控技術?；诒壬ê凸庾V法（比色光譜法）和微流控技術，實現(xiàn)對菜地土壤氮磷的快速檢測。結合濁度補償處理和基質效應校正，實現(xiàn)對菜地土壤氮磷的精確檢測。利用所開發(fā)的便攜式一體化快速檢測裝置，調查和分析了代表性菜地的氮磷面源污染的實際狀況。利用GIS地圖及網(wǎng)絡監(jiān)測系統(tǒng)，將所有數(shù)據(jù)上傳至網(wǎng)絡系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)實時查詢，科學統(tǒng)計。
根據(jù)中國農科院農經(jīng)研究所的《農業(yè)科技成果經(jīng)濟效益計算方法》，圍場滿族蒙古族自治縣蔬菜環(huán)保站對所承擔實施的星火計劃《菜地土壤氮磷面源污染快速檢測及其評價和防控技術應用》項目（項目編號：2015A620012）進行了效益計算和綜合評價。該項目累計推廣近三年時間，2015年項目組在圍場縣建立5個菜地土壤氮磷面源污染快速檢測示范基地，基地面積650畝，輻射半截塔、新?lián)艿?5個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，在白菜、甘藍、花椰菜、西蘭花4種蔬菜上進行了應用，提高了蔬菜產品合格率。通過菜地土壤氮磷面源污染快速檢測及其評價和防控技術的示范應用，促進了施用有機肥、黃板誘殺、殺蟲燈、防蟲網(wǎng)、生物農藥、測土配方施肥、節(jié)水灌溉等多項蔬菜新技術的集成應用，項目的實施實現(xiàn)化肥使用量減少36.4%，農藥用量降低34%,水用量降低38.2%的環(huán)保效果，但是由于使用了新技術，生產成本增加5.92萬元，產量增加41.2萬公斤，畝新增純收益639.16元。該項目成果輻射面積126.8萬畝，實現(xiàn)項目區(qū)新增總產值9.87億元，新增純收益8.83億元。項目投入產出比為1:3.3。
課題成果比色光譜結合新技術的探索為農田氮磷面源污染檢測提供了理論基礎。面對市場上土壤污染檢測問題，鑒于目前尚未見到有關操作簡便、高效、快速的葉菜類污染物檢測方法及其裝置。本項目開發(fā)的快速檢測裝置具有廣闊的市場前景。對降低土壤面源污染、實現(xiàn)土壤的永續(xù)利用和蔬菜安全生產以及維護人類健康、保護環(huán)境具有重要意義，其產生的社會效益不可小視。課題成果屬于應用基礎研究，其研究成果可直接應用于生產實際。對農產品（如水果、谷物等）、其他品質安全影響因素（如重金屬殘留、有害微生物等）的現(xiàn)場高效快速檢測具有重要的借鑒意義。對保護人們的身體健康推動經(jīng)濟社會發(fā)展具有重要作用。
土壤中氮和磷等養(yǎng)分元素的的空間變異特征，是制定科學的田間肥水方案，減少養(yǎng)分的資源浪費，促進非定量施肥、精準施肥技術的發(fā)展的理論基礎?；诒壬ê凸庾V法（比色光譜法）和微流控技術，實現(xiàn)對菜地土壤氮磷的快速檢測。結合濁度補償處理和基質效應校正，實現(xiàn)對菜地土壤氮磷的精確檢測。利用所開發(fā)的便攜式一體化快速檢測裝置，調查和分析了代表性菜地的氮磷面源污染的實際狀況。利用GIS地圖及網(wǎng)絡監(jiān)測系統(tǒng)，將所有數(shù)據(jù)上傳至網(wǎng)絡系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)實時查詢，科學統(tǒng)計。國內已有土壤氮磷面源污染快速檢測及防控技術的文獻報道，但是，本課題研究的菜地土壤氮磷面源污染快速檢測及其評價和防控技術，綜合以下技術：基于比色法和光譜法（比色光譜法）和微流控技術，實現(xiàn)對菜地土壤氮磷的快速檢測。結合濁度補償處理和基質效應校正，實現(xiàn)對菜地土壤氮磷的精確檢測。利用所開發(fā)的便攜式一體化快速檢測裝置，調查和分析了代表性菜地的氮磷面源污染的實際狀況。利用GIS地圖及網(wǎng)絡監(jiān)測系統(tǒng)，將所有數(shù)據(jù)上傳至網(wǎng)絡系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)實時查詢，科學統(tǒng)計。
09、系統(tǒng)級：產品實際通過任務運行的成功考驗
進入21世紀，隨著人口的迅速膨脹，經(jīng)濟、物質生活的高速增長，高化肥和農藥用量的集約化農業(yè)的普及，極易導致化學污染發(fā)生，在傳遞效應的作用下，首先侵蝕著農田土壤，易導致土壤板結，而后通過降雨、徑流、侵蝕、滲透等途徑進入江河湖庫及近海等水域而污染水體，造成嚴重的富營養(yǎng)化，水質嚴重惡化，進而影響農產品的品質，最終傳遞給人體和家畜，威脅人類和家畜的健康。在全球范圍內，農業(yè)面源污染正在成為水體污染的主要原因。特別是隨著對點源污染控制的逐步加強，在水體污染中農業(yè)面源所占的比重不斷增加。農業(yè)面源污染主要包括種植業(yè)面源污染、養(yǎng)殖業(yè)面源污染、農村生活污染等三個主要組成部分。其中種植業(yè)面源污染是農業(yè)面源污染的重要組成部分，其對N、P的流失具有決定性影響，目前種植業(yè)面源污染占了水質總污染的1/3以上，己經(jīng)成為國內外水庫、河流、水源等水環(huán)境治理的焦點。
北京強盛分析儀器制造中心（以下簡稱：北京強盛），是一家集研發(fā)、生產、銷售、服務為一體的，長期致力于科學分析檢測儀器及其相關產品的知名老企業(yè)。北京強盛的前身是團中央華青科技中心，該中心于1989年與中國農科院合作，成立了華青聯(lián)營電子儀器廠，是國內最早研發(fā)生產土壤化肥養(yǎng)分測試儀的廠家。北京強盛于1994年8月由華青聯(lián)營電子儀器廠改制成立，至今已有近20年的生產銷售歷史。北京強盛的核心產品為農業(yè)用科學分析儀器，如：土壤養(yǎng)分快速檢測儀、農藥殘留速測儀、農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)氣象采集設備、土壤墑情檢測設備。在此基礎上，北京強盛依據(jù)市場需求在2010年左右新開發(fā)和設立了軟件集成設備和云平臺處理系統(tǒng)，用以為客戶提供全方位的整體解決方案，例如：農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)整體解決方案、農產品質量安全追溯系統(tǒng)、土壤墑情溯源系統(tǒng)等。公司主要以在全國范圍內建立經(jīng)銷體系為推廣方式，采取投標和直采等采購方式，匯款周期一般在1-3個月。
該項目累計推廣近三年時間，2015年項目組在圍場縣建立5個菜地土壤氮磷面源污染快速檢測示范基地，基地面積650畝，輻射半截塔、新?lián)艿?5個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，在白菜、甘藍、花椰菜、西蘭花4種蔬菜上進行了應用，提高了蔬菜產品合格率。通過菜地土壤氮磷面源污染快速檢測及其評價和防控技術的示范應用，促進了施用有機肥、黃板誘殺、殺蟲燈、防蟲網(wǎng)、生物農藥、測土配方施肥、節(jié)水灌溉等多項蔬菜新技術的集成應用，項目的實施實現(xiàn)化肥使用量減少36.4%，農藥用量降低34%,水用量降低38.2%的環(huán)保效果，但是由于使用了新技術，生產成本增加5.92萬元，產量增加41.2萬公斤，畝新增純收益639.16元。該項目成果輻射面積126.8萬畝，實現(xiàn)項目區(qū)新增總產值9.87億元，新增純收益8.83億元。項目投入產出比為1:3.3。
圍場滿族蒙古族自治縣蔬菜環(huán)保站作為項目申報（牽頭）單位，在項目依托單位的配合下，負責項目的申報、具體實施檢測點周邊的菜地氮磷含量，記錄、統(tǒng)計、匯總和上報樣，通過專家系統(tǒng)分析當前該地區(qū)菜田土壤的氮磷污染情況，出具統(tǒng)計報表、分析評價。按照污染的情況給予防控技術的應用。圍場滿族蒙古族自治縣蔬菜環(huán)保站是圍場滿族蒙古族自治縣農牧局直屬事業(yè)單位，負責全縣蔬菜新品種新技術的引進、試驗示范與推廣應用及蔬菜產業(yè)相關工作，現(xiàn)有職工9人，其中，高級職稱5人，中級職稱2人，初級職稱2人。圍場蔬菜播種面積達到45萬畝（占地面積24.31萬畝，復種面積5萬畝，菜用馬鈴薯15萬畝），其中設施蔬菜播種面積達到4.43萬畝，（其中日光溫室面積增加0.1萬畝，塑料大棚增加0.1萬畝），蔬菜總產量達到140萬噸以上，實現(xiàn)產值13億元以上。
中國農業(yè)大學信息電子工程學院，負責課題總體協(xié)調與實施，負責以有機磷農藥為主的顯色原理的探索；反應液敏感特征波長的優(yōu)選算法篩選；適用于不同農產品中不同種類農藥殘留的預測評估模型校正方法的選擇以及農藥殘留預測評估模型及現(xiàn)場快速檢測方法的開發(fā)；并實現(xiàn)系統(tǒng)總體集成。中國農業(yè)大學信息與電氣工程學院，起源于1955年籌建的農村電氣化系，不斷適應信息與電氣工程學科人才培養(yǎng)需求，建設和發(fā)展為充滿生機與活力的學院。學院教學、科研實力雄厚，擁有一支高水平的師資隊伍，現(xiàn)有教職員工180余人，其中中國工程院院士1人，新世紀優(yōu)秀人才支持計劃入選者3名，享受教育部政府特殊津貼人員1名，創(chuàng)新人才推進計劃入選者1名，北京市教學名師1名，北京市青年英才計劃入選者3名，并逐步涌現(xiàn)出一批出色的中青年骨干；學院以培養(yǎng)學科高層次人才為首要任務，現(xiàn)有各類全日制在校學生1600余名，其中研究生500多名，本科生1100多名，每年為社會輸送大批優(yōu)秀人才。
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