2015年由河北省科学技术厅推荐，由围场满族蒙古族自治县蔬菜环保站承担的国家星火计划《菜地土壤氮磷面源污染快速检测及其评价和防控技术应用》项目(申报编号S2015A200008)。《科技部关于下达2015年度国家星火计划、火炬计划项目的通知》（国科发资[2015]436号）项目编号为：2015GA620012。成果主要应用天农业领域。通过菜地氮磷面源污染的检测，菜地氮磷面源污染规律进行评价，为菜地氮磷面源污染的有效防控提供理论依据；通过分析和评价菜地氮磷的来源及其转化以及与面源污染相关的氮磷的积累和流失规律，已建立科学的氮磷防控技术体系。使蔬菜生产真正做到优质、高产、高效，实现菜地土壤的可持续利用。本项目所涉及的主要技术有比色技术、光谱分析技术等都进行了开拓性的研究工作。采用光谱分析技术对土壤各养分含量进行了检测研究。通过多元线性回归分析、主成分分析和偏最小二乘回归分析等方法建立了预测模型，取得了较好的预测效果，其相关系数达到了0.9以上；并研制了便携式土壤氮磷污染程度快速检测装置；同时也研制了作物叶片的叶绿素、氮素、水分一体化检测装置、土壤重金属和蔬菜农药残留便携式快速检测装置等。

    基于比色法和光谱法（比色光谱法）和微流控技术，实现对菜地土壤氮磷的快速检测。结合浊度补偿处理和基质效应校正，实现对菜地土壤氮磷的精确检测。利用所开发的便携式一体化快速检测装置，调查和分析了代表性菜地的氮磷面源污染的实际状况。利用GIS地图及网络监测系统，将所有数据上传至网络系统平台，实现实时查询，科学统计。通过优化施肥模式的评价研究，获取了蔬菜硝酸盐污染的防控技术、菜地氮磷淋溶损失的防控技术及菜地氮磷随地表径流流失的防控技术；通过对与面源污染相关的菜地氮磷流失的控制及评价，获取了有效的菜地化肥优化技术、施用化学添加剂技术、种植优化技术等氮磷污染的防控技术。基于比色法和光谱法（比色光谱法）和微流控技术，实现对菜地土壤氮磷的快速检测。结合浊度补偿处理和基质效应校正，实现对菜地土壤氮磷的精确检测。利用所开发的便携式一体化快速检测装置，调查和分析了代表性菜地的氮磷面源污染的实际状况。利用GIS地图及网络监测系统，将所有数据上传至网络系统平台，实现实时查询，科学统计。

    

    根据中国农科院农经研究所的《农业科技成果经济效益计算方法》，围场满族蒙古族自治县蔬菜环保站对所承担实施的星火计划《菜地土壤氮磷面源污染快速检测及其评价和防控技术应用》项目（项目编号：2015A620012）进行了效益计算和综合评价。该项目累计推广近三年时间，2015年项目组在围场县建立5个菜地土壤氮磷面源污染快速检测示范基地，基地面积650亩，辐射半截塔、新拨等15个乡镇，在白菜、甘蓝、花椰菜、西兰花4种蔬菜上进行了应用，提高了蔬菜产品合格率。通过菜地土壤氮磷面源污染快速检测及其评价和防控技术的示范应用，促进了施用有机肥、黄板诱杀、杀虫灯、防虫网、生物农药、测土配方施肥、节水灌溉等多项蔬菜新技术的集成应用，项目的实施实现化肥使用量减少36.4%，农药用量降低34%,水用量降低38.2%的环保效果，但是由于使用了新技术，生产成本增加5.92万元，产量增加41.2万公斤，亩新增纯收益639.16元。该项目成果辐射面积126.8万亩，实现项目区新增总产值9.87亿元，新增纯收益8.83亿元。项目投入产出比为1:3.3。

    课题成果比色光谱结合新技术的探索为农田氮磷面源污染检测提供了理论基础。面对市场上土壤污染检测问题，鉴于目前尚未见到有关操作简便、高效、快速的叶菜类污染物检测方法及其装置。本项目开发的快速检测装置具有广阔的市场前景。对降低土壤面源污染、实现土壤的永续利用和蔬菜安全生产以及维护人类健康、保护环境具有重要意义，其产生的社会效益不可小视。课题成果属于应用基础研究，其研究成果可直接应用于生产实际。对农产品（如水果、谷物等）、其他品质安全影响因素（如重金属残留、有害微生物等）的现场高效快速检测具有重要的借鉴意义。对保护人们的身体健康推动经济社会发展具有重要作用。

    土壤中氮和磷等养分元素的的空间变异特征，是制定科学的田间肥水方案，减少养分的资源浪费，促进非定量施肥、精准施肥技术的发展的理论基础。基于比色法和光谱法（比色光谱法）和微流控技术，实现对菜地土壤氮磷的快速检测。结合浊度补偿处理和基质效应校正，实现对菜地土壤氮磷的精确检测。利用所开发的便携式一体化快速检测装置，调查和分析了代表性菜地的氮磷面源污染的实际状况。利用GIS地图及网络监测系统，将所有数据上传至网络系统平台，实现实时查询，科学统计。国内已有土壤氮磷面源污染快速检测及防控技术的文献报道，但是，本课题研究的菜地土壤氮磷面源污染快速检测及其评价和防控技术，综合以下技术：基于比色法和光谱法（比色光谱法）和微流控技术，实现对菜地土壤氮磷的快速检测。结合浊度补偿处理和基质效应校正，实现对菜地土壤氮磷的精确检测。利用所开发的便携式一体化快速检测装置，调查和分析了代表性菜地的氮磷面源污染的实际状况。利用GIS地图及网络监测系统，将所有数据上传至网络系统平台，实现实时查询，科学统计。

    09、系统级：产品实际通过任务运行的成功考验

    进入21世纪，随着人口的迅速膨胀，经济、物质生活的高速增长，高化肥和农药用量的集约化农业的普及，极易导致化学污染发生，在传递效应的作用下，首先侵蚀着农田土壤，易导致土壤板结，而后通过降雨、径流、侵蚀、渗透等途径进入江河湖库及近海等水域而污染水体，造成严重的富营养化，水质严重恶化，进而影响农产品的品质，最终传递给人体和家畜，威胁人类和家畜的健康。在全球范围内，农业面源污染正在成为水体污染的主要原因。特别是随着对点源污染控制的逐步加强，在水体污染中农业面源所占的比重不断增加。农业面源污染主要包括种植业面源污染、养殖业面源污染、农村生活污染等三个主要组成部分。其中种植业面源污染是农业面源污染的重要组成部分，其对N、P的流失具有决定性影响，目前种植业面源污染占了水质总污染的1/3以上，己经成为国内外水库、河流、水源等水环境治理的焦点。

    北京强盛分析仪器制造中心（以下简称：北京强盛），是一家集研发、生产、销售、服务为一体的，长期致力于科学分析检测仪器及其相关产品的知名老企业。北京强盛的前身是团中央华青科技中心，该中心于1989年与中国农科院合作，成立了华青联营电子仪器厂，是国内最早研发生产土壤化肥养分测试仪的厂家。北京强盛于1994年8月由华青联营电子仪器厂改制成立，至今已有近20年的生产销售历史。北京强盛的核心产品为农业用科学分析仪器，如：土壤养分快速检测仪、农药残留速测仪、农业物联网气象采集设备、土壤墒情检测设备。在此基础上，北京强盛依据市场需求在2010年左右新开发和设立了软件集成设备和云平台处理系统，用以为客户提供全方位的整体解决方案，例如：农业物联网整体解决方案、农产品质量安全追溯系统、土壤墒情溯源系统等。公司主要以在全国范围内建立经销体系为推广方式，采取投标和直采等采购方式，汇款周期一般在1-3个月。

    该项目累计推广近三年时间，2015年项目组在围场县建立5个菜地土壤氮磷面源污染快速检测示范基地，基地面积650亩，辐射半截塔、新拨等15个乡镇，在白菜、甘蓝、花椰菜、西兰花4种蔬菜上进行了应用，提高了蔬菜产品合格率。通过菜地土壤氮磷面源污染快速检测及其评价和防控技术的示范应用，促进了施用有机肥、黄板诱杀、杀虫灯、防虫网、生物农药、测土配方施肥、节水灌溉等多项蔬菜新技术的集成应用，项目的实施实现化肥使用量减少36.4%，农药用量降低34%,水用量降低38.2%的环保效果，但是由于使用了新技术，生产成本增加5.92万元，产量增加41.2万公斤，亩新增纯收益639.16元。该项目成果辐射面积126.8万亩，实现项目区新增总产值9.87亿元，新增纯收益8.83亿元。项目投入产出比为1:3.3。

    

    围场满族蒙古族自治县蔬菜环保站作为项目申报（牵头）单位，在项目依托单位的配合下，负责项目的申报、具体实施检测点周边的菜地氮磷含量，记录、统计、汇总和上报样，通过专家系统分析当前该地区菜田土壤的氮磷污染情况，出具统计报表、分析评价。按照污染的情况给予防控技术的应用。围场满族蒙古族自治县蔬菜环保站是围场满族蒙古族自治县农牧局直属事业单位，负责全县蔬菜新品种新技术的引进、试验示范与推广应用及蔬菜产业相关工作，现有职工9人，其中，高级职称5人，中级职称2人，初级职称2人。围场蔬菜播种面积达到45万亩（占地面积24.31万亩，复种面积5万亩，菜用马铃薯15万亩），其中设施蔬菜播种面积达到4.43万亩，（其中日光温室面积增加0.1万亩，塑料大棚增加0.1万亩），蔬菜总产量达到140万吨以上，实现产值13亿元以上。

    中国农业大学信息电子工程学院，负责课题总体协调与实施，负责以有机磷农药为主的显色原理的探索；反应液敏感特征波长的优选算法筛选；适用于不同农产品中不同种类农药残留的预测评估模型校正方法的选择以及农药残留预测评估模型及现场快速检测方法的开发；并实现系统总体集成。中国农业大学信息与电气工程学院，起源于1955年筹建的农村电气化系，不断适应信息与电气工程学科人才培养需求，建设和发展为充满生机与活力的学院。学院教学、科研实力雄厚，拥有一支高水平的师资队伍，现有教职员工180余人，其中中国工程院院士1人，新世纪优秀人才支持计划入选者3名，享受教育部政府特殊津贴人员1名，创新人才推进计划入选者1名，北京市教学名师1名，北京市青年英才计划入选者3名，并逐步涌现出一批出色的中青年骨干；学院以培养学科高层次人才为首要任务，现有各类全日制在校学生1600余名，其中研究生500多名，本科生1100多名，每年为社会输送大批优秀人才。