2015年由河北省科學(xué)技術(shù)廳推薦，由圍場滿族蒙古族自治縣蔬菜環(huán)保站承擔(dān)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(shù)應(yīng)用》項(xiàng)目(申報編號S2015A200008)。《科技部關(guān)于下達(dá)2015年度國家星火計劃、火炬計劃項(xiàng)目的通知》（國科發(fā)資[2015]436號）項(xiàng)目編號為：2015GA620012。成果主要應(yīng)用天農(nóng)業(yè)領(lǐng)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(jìn)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(zhuǎn)化以及與面源污染相關(guān)的氮磷的積累和流失規(guī)律，已建立科學(xué)的氮磷防控技術(shù)體系。使蔬菜生產(chǎn)真正做到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效，實(shí)現(xiàn)菜地土壤的可持續(xù)利用。本項(xiàng)目所涉及的主要技術(shù)有比色技術(shù)、光譜分析技術(shù)等都進(jìn)行了開拓性的研究工作。采用光譜分析技術(shù)對土壤各養(yǎng)分含量進(jìn)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(yù)測模型，取得了較好的預(yù)測效果，其相關(guān)系數(shù)達(dá)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(nóng)藥殘留便攜式快速檢測裝置等。
創(chuàng)新性
獨(dú)占性
盈利性
持續(xù)性
先進(jìn)性
成熟度
基于比色法和光譜法（比色光譜法）和微流控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對菜地土壤氮磷的快速檢測。結(jié)合濁度補(bǔ)償處理和基質(zhì)效應(yīng)校正，實(shí)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(diào)查和分析了代表性菜地的氮磷面源污染的實(shí)際狀況。利用GIS地圖及網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)，將所有數(shù)據(jù)上傳至網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)平臺，實(shí)現(xiàn)實(shí)時查詢，科學(xué)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(shù)、菜地氮磷淋溶損失的防控技術(shù)及菜地氮磷隨地表徑流流失的防控技術(shù)；通過對與面源污染相關(guān)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(shù)、施用化學(xué)添加劑技術(shù)、種植優(yōu)化技術(shù)等氮磷污染的防控技術(shù)?；诒壬ê凸庾V法（比色光譜法）和微流控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對菜地土壤氮磷的快速檢測。結(jié)合濁度補(bǔ)償處理和基質(zhì)效應(yīng)校正，實(shí)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(diào)查和分析了代表性菜地的氮磷面源污染的實(shí)際狀況。利用GIS地圖及網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)，將所有數(shù)據(jù)上傳至網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)平臺，實(shí)現(xiàn)實(shí)時查詢，科學(xué)統(tǒng)計。
根據(jù)中國農(nóng)科院農(nóng)經(jīng)研究所的《農(nóng)業(yè)科技成果經(jīng)濟(jì)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(dān)實(shí)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(shù)應(yīng)用》項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：2015A620012）進(jìn)行了效益計算和綜合評價。該項(xiàng)目累計推廣近三年時間，2015年項(xiàng)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(lán)、花椰菜、西蘭花4種蔬菜上進(jìn)行了應(yīng)用，提高了蔬菜產(chǎn)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(shù)的示范應(yīng)用，促進(jìn)了施用有機(jī)肥、黃板誘殺、殺蟲燈、防蟲網(wǎng)、生物農(nóng)藥、測土配方施肥、節(jié)水灌溉等多項(xiàng)蔬菜新技術(shù)的集成應(yīng)用，項(xiàng)目的實(shí)施實(shí)現(xiàn)化肥使用量減少36.4%，農(nóng)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(shù)，生產(chǎn)成本增加5.92萬元，產(chǎn)量增加41.2萬公斤，畝新增純收益639.16元。該項(xiàng)目成果輻射面積126.8萬畝，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目區(qū)新增總產(chǎn)值9.87億元，新增純收益8.83億元。項(xiàng)目投入產(chǎn)出比為1:3.3。
課題成果比色光譜結(jié)合新技術(shù)的探索為農(nóng)田氮磷面源污染檢測提供了理論基礎(chǔ)。面對市場上土壤污染檢測問題，鑒于目前尚未見到有關(guān)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(xiàng)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(shí)現(xiàn)土壤的永續(xù)利用和蔬菜安全生產(chǎn)以及維護(hù)人類健康、保護(hù)環(huán)境具有重要意義，其產(chǎn)生的社會效益不可小視。課題成果屬于應(yīng)用基礎(chǔ)研究，其研究成果可直接應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際。對農(nóng)產(chǎn)品（如水果、谷物等）、其他品質(zhì)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(hù)人們的身體健康推動經(jīng)濟(jì)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(xué)的田間肥水方案，減少養(yǎng)分的資源浪費(fèi)，促進(jìn)非定量施肥、精準(zhǔn)施肥技術(shù)的發(fā)展的理論基礎(chǔ)?；诒壬ê凸庾V法（比色光譜法）和微流控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對菜地土壤氮磷的快速檢測。結(jié)合濁度補(bǔ)償處理和基質(zhì)效應(yīng)校正，實(shí)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(diào)查和分析了代表性菜地的氮磷面源污染的實(shí)際狀況。利用GIS地圖及網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)，將所有數(shù)據(jù)上傳至網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)平臺，實(shí)現(xiàn)實(shí)時查詢，科學(xué)統(tǒng)計。國內(nèi)已有土壤氮磷面源污染快速檢測及防控技術(shù)的文獻(xiàn)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(shù)，綜合以下技術(shù)：基于比色法和光譜法（比色光譜法）和微流控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對菜地土壤氮磷的快速檢測。結(jié)合濁度補(bǔ)償處理和基質(zhì)效應(yīng)校正，實(shí)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(diào)查和分析了代表性菜地的氮磷面源污染的實(shí)際狀況。利用GIS地圖及網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)，將所有數(shù)據(jù)上傳至網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)平臺，實(shí)現(xiàn)實(shí)時查詢，科學(xué)統(tǒng)計。
09、系統(tǒng)級：產(chǎn)品實(shí)際通過任務(wù)運(yùn)行的成功考驗(yàn)
進(jìn)入21世紀(jì)，隨著人口的迅速膨脹，經(jīng)濟(jì)、物質(zhì)生活的高速增長，高化肥和農(nóng)藥用量的集約化農(nóng)業(yè)的普及，極易導(dǎo)致化學(xué)污染發(fā)生，在傳遞效應(yīng)的作用下，首先侵蝕著農(nóng)田土壤，易導(dǎo)致土壤板結(jié)，而后通過降雨、徑流、侵蝕、滲透等途徑進(jìn)入江河湖庫及近海等水域而污染水體，造成嚴(yán)重的富營養(yǎng)化，水質(zhì)嚴(yán)重惡化，進(jìn)而影響農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)，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(nèi)，農(nóng)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(diǎn)源污染控制的逐步加強(qiáng)，在水體污染中農(nóng)業(yè)面源所占的比重不斷增加。農(nóng)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(nóng)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(nóng)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(zhì)總污染的1/3以上，己經(jīng)成為國內(nèi)外水庫、河流、水源等水環(huán)境治理的焦點(diǎn)。
北京強(qiáng)盛分析儀器制造中心（以下簡稱：北京強(qiáng)盛），是一家集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、服務(wù)為一體的，長期致力于科學(xué)分析檢測儀器及其相關(guān)產(chǎn)品的知名老企業(yè)。北京強(qiáng)盛的前身是團(tuán)中央華青科技中心，該中心于1989年與中國農(nóng)科院合作，成立了華青聯(lián)營電子儀器廠，是國內(nèi)最早研發(fā)生產(chǎn)土壤化肥養(yǎng)分測試儀的廠家。北京強(qiáng)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(chǎn)銷售歷史。北京強(qiáng)盛的核心產(chǎn)品為農(nóng)業(yè)用科學(xué)分析儀器，如：土壤養(yǎng)分快速檢測儀、農(nóng)藥殘留速測儀、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)氣象采集設(shè)備、土壤墑情檢測設(shè)備。在此基礎(chǔ)上，北京強(qiáng)盛依據(jù)市場需求在2010年左右新開發(fā)和設(shè)立了軟件集成設(shè)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(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)整體解決方案、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)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(nèi)建立經(jīng)銷體系為推廣方式，采取投標(biāo)和直采等采購方式，匯款周期一般在1-3個月。
該項(xiàng)目累計推廣近三年時間，2015年項(xiàng)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(lán)、花椰菜、西蘭花4種蔬菜上進(jìn)行了應(yīng)用，提高了蔬菜產(chǎn)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(shù)的示范應(yīng)用，促進(jìn)了施用有機(jī)肥、黃板誘殺、殺蟲燈、防蟲網(wǎng)、生物農(nóng)藥、測土配方施肥、節(jié)水灌溉等多項(xiàng)蔬菜新技術(shù)的集成應(yīng)用，項(xiàng)目的實(shí)施實(shí)現(xiàn)化肥使用量減少36.4%，農(nóng)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(shù)，生產(chǎn)成本增加5.92萬元，產(chǎn)量增加41.2萬公斤，畝新增純收益639.16元。該項(xiàng)目成果輻射面積126.8萬畝，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目區(qū)新增總產(chǎn)值9.87億元，新增純收益8.83億元。項(xiàng)目投入產(chǎn)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(xiàng)目申報（牽頭）單位，在項(xiàng)目依托單位的配合下，負(fù)責(zé)項(xiàng)目的申報、具體實(shí)施檢測點(diǎn)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(dāng)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(shù)的應(yīng)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(nóng)牧局直屬事業(yè)單位，負(fù)責(zé)全縣蔬菜新品種新技術(shù)的引進(jìn)、試驗(yàn)示范與推廣應(yīng)用及蔬菜產(chǎn)業(yè)相關(guān)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(dá)到45萬畝（占地面積24.31萬畝，復(fù)種面積5萬畝，菜用馬鈴薯15萬畝），其中設(shè)施蔬菜播種面積達(dá)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(chǎn)量達(dá)到140萬噸以上，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值13億元以上。
中國農(nóng)業(yè)大學(xué)信息電子工程學(xué)院，負(fù)責(zé)課題總體協(xié)調(diào)與實(shí)施，負(fù)責(zé)以有機(jī)磷農(nóng)藥為主的顯色原理的探索；反應(yīng)液敏感特征波長的優(yōu)選算法篩選；適用于不同農(nóng)產(chǎn)品中不同種類農(nóng)藥殘留的預(yù)測評估模型校正方法的選擇以及農(nóng)藥殘留預(yù)測評估模型及現(xiàn)場快速檢測方法的開發(fā)；并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)總體集成。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院，起源于1955年籌建的農(nóng)村電氣化系，不斷適應(yīng)信息與電氣工程學(xué)科人才培養(yǎng)需求，建設(shè)和發(fā)展為充滿生機(jī)與活力的學(xué)院。學(xué)院教學(xué)、科研實(shí)力雄厚，擁有一支高水平的師資隊(duì)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(jì)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(jìn)計劃入選者1名，北京市教學(xué)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(xué)院以培養(yǎng)學(xué)科高層次人才為首要任務(wù)，現(xiàn)有各類全日制在校學(xué)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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