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　　從2017年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)上獲悉，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所任天志研究員牽頭完成的“全國(guó)農(nóng)田氮磷面源污染監(jiān)測(cè)技術(shù)體系創(chuàng)建與應(yīng)用” 獲得國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

　　科研團(tuán)隊(duì)成員在國(guó)務(wù)院第一次全國(guó)污染源普查重大科技專項(xiàng)、農(nóng)業(yè)部生態(tài)環(huán)境保護(hù)專項(xiàng)和北京市重大科技項(xiàng)目等的支持下，經(jīng)18年攻堅(jiān)克難，突破了定量難、變異大等農(nóng)田面源污染監(jiān)測(cè)技術(shù)瓶頸，首次創(chuàng)建了全國(guó)農(nóng)田面源污染核算方法；創(chuàng)建了農(nóng)田面源污染監(jiān)測(cè)技術(shù)；首次摸清了全國(guó)農(nóng)田氮磷面源污染的底數(shù)和重點(diǎn)區(qū)域，明確了主要農(nóng)藝措施的減排效果。研究成果有效支撐了第一次全國(guó)污染普查和全國(guó)農(nóng)業(yè)面源污染調(diào)查工作，針對(duì)全國(guó)農(nóng)田氮磷面源污染突出的主要模式及排放途徑集成的坡耕地截流減排、設(shè)施蔬菜碳氮水協(xié)同減排等減排技術(shù)模式在全國(guó)得到大規(guī)模應(yīng)用。

　　我國(guó)用世界上1/3的化肥養(yǎng)活了世界上1/5的人口。由于肥料的大量投入，提高了作物產(chǎn)量，解決糧食供應(yīng)問題，使全國(guó)十幾億人口免遭饑餓。然而，隨著集約化農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，因氮、磷流失引起的農(nóng)業(yè)面源污染日益突出，引起我國(guó)地表水富營(yíng)養(yǎng)化和地下水硝酸鹽污染，從而嚴(yán)重危害生態(tài)環(huán)境，威脅人們的生命健康。

　　治理面源污染已經(jīng)成為踐行綠色發(fā)展理念、改善水環(huán)境質(zhì)量的重大舉措。由于缺乏全國(guó)尺度的農(nóng)田面源污染核算方法、規(guī)范可行的監(jiān)測(cè)技術(shù)和長(zhǎng)期系統(tǒng)的科學(xué)觀測(cè)與數(shù)據(jù)積累，從而難以把握我國(guó)農(nóng)田面源污染底數(shù)與排放規(guī)律，難以提出針對(duì)性的減排策略。因此，突破農(nóng)田面源污染核算方法和監(jiān)測(cè)技術(shù)瓶頸，把握面源污染排放規(guī)律，成為亟待解決的問題。

　　作為團(tuán)隊(duì)首席專家，任天志和劉宏斌帶領(lǐng)的農(nóng)業(yè)面源污染監(jiān)測(cè)評(píng)估與防控創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，勇當(dāng)先鋒，不畏艱難，長(zhǎng)期以定量評(píng)估與防控農(nóng)田面源污染為主要研究方向，最終突破農(nóng)田面源污染監(jiān)測(cè)技術(shù)瓶頸，創(chuàng)新了全國(guó)農(nóng)田氮磷面源污染核算方法，首次摸清了全國(guó)農(nóng)田面源污染的底數(shù)和重點(diǎn)區(qū)域，明確了優(yōu)化施肥、節(jié)水灌溉等主要農(nóng)藝措施的減排效果，集成了農(nóng)田氮磷減排技術(shù)模式并得到大面積應(yīng)用，支撐了地方農(nóng)業(yè)面源污染防治與生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)，推動(dòng)了國(guó)家農(nóng)業(yè)環(huán)境突出問題治理總體規(guī)劃以及農(nóng)業(yè)部關(guān)于打好農(nóng)業(yè)面源污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)實(shí)施意見等重大規(guī)劃的出臺(tái)和實(shí)施。

　　農(nóng)田面源污染排放規(guī)律難把握

　　改革開放以來，我國(guó)農(nóng)業(yè)取得舉世矚目的成就，我國(guó)用世界上不足9%的耕地卻養(yǎng)活了世界上22%的人口，全國(guó)糧食產(chǎn)量實(shí)現(xiàn)“十二連增”，這不僅促進(jìn)了我國(guó)農(nóng)業(yè)的飛速發(fā)展，而且規(guī)避了全球糧食短缺風(fēng)險(xiǎn)。與此同時(shí)，在糧食持續(xù)增產(chǎn)的背后，我們也消耗了世界上30%以上的化肥，這不僅讓我們投入了大量的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，同時(shí)也付出了環(huán)境污染的代價(jià)?；侍貏e是氮、磷肥料的長(zhǎng)期、大量施用，導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量下降，土壤質(zhì)量惡化，化肥利用效率逐漸降低，而且隨著我國(guó)集約化發(fā)展，肥料氮、磷流失引起的面源污染問題日益突出，我國(guó)正面臨著糧食生產(chǎn)安全與環(huán)境保護(hù)的雙重挑戰(zhàn)，如何把握農(nóng)田面源污染排放規(guī)律，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展成為亟待解決的問題。

　　然而，農(nóng)田面源污染具有隱蔽性、分散性、不確定性的特點(diǎn)，地形、降水等自然因素及作物、施肥、灌溉、耕作等人為因素均對(duì)農(nóng)田面源污染排放有不同程度的影響。因此農(nóng)田面源污染排放規(guī)律難以把握。眾多難題亟待解決，團(tuán)隊(duì)深感責(zé)任重大，懷著強(qiáng)烈的使命感和責(zé)任感，激流勇進(jìn)，努力拼搏，創(chuàng)建了全國(guó)農(nóng)田面源污染監(jiān)測(cè)技術(shù)體系，提出針對(duì)性減排策略。

　　攻堅(jiān)克難，突破技術(shù)瓶頸

　　地下淋溶和地表徑流是農(nóng)田氮磷面源污染發(fā)生的兩條主要途徑。農(nóng)田氮磷面源污染之所以很難監(jiān)測(cè)，主要是因?yàn)樵谔镩g條件下很難準(zhǔn)確計(jì)量、采集農(nóng)田淋溶及徑流損失。任天志和劉宏斌帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，攻堅(jiān)克難，堅(jiān)持理論創(chuàng)新與技術(shù)創(chuàng)新，大膽探索，不斷實(shí)踐。針對(duì)地下淋溶監(jiān)測(cè)方法中存在的定量難、變異大等技術(shù)瓶頸，團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)了以“單體式田間滲濾池”為核心的農(nóng)田地下淋溶氮磷面源污染監(jiān)測(cè)技術(shù)，發(fā)明了“淋溶水負(fù)壓收集、原位過濾、可塑軟性隔液膜”一體化裝置。針對(duì)地表徑流監(jiān)測(cè)方法中存在的變異大、適應(yīng)性窄等難題，創(chuàng)建了以“串聯(lián)式田間徑流池”為核心的農(nóng)田地表徑流氮磷面源污染監(jiān)測(cè)技術(shù)，研發(fā)了“可控型徑流收集管、徑流口水平校正儀、串聯(lián)式田間徑流池、一體化排水槽”等成套設(shè)施。兩項(xiàng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的突破，從根本上解決了農(nóng)田氮磷面源污染監(jiān)測(cè)技術(shù)的難題。尤其是，兩項(xiàng)監(jiān)測(cè)技術(shù)成本較低，操作簡(jiǎn)便，計(jì)量準(zhǔn)確且不影響農(nóng)事操作，可廣泛適用于設(shè)施蔬菜地及坡耕地、平原旱作農(nóng)田監(jiān)測(cè)。有了先進(jìn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)是解決農(nóng)田面源污染監(jiān)測(cè)的第一步，如何將技術(shù)推廣應(yīng)用到全國(guó)，如何在全國(guó)范圍內(nèi)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)農(nóng)田氮磷面源污染更是一項(xiàng)重大難題。為此團(tuán)隊(duì)采取了兩步走的策略解決全國(guó)監(jiān)測(cè)的難題。

　　第一步是創(chuàng)建全國(guó)面源污染監(jiān)測(cè)平臺(tái)。以往在我們國(guó)家層面的面源污染都是采用的間接差減法進(jìn)行估算，這樣的結(jié)果完全沒有考慮地域、氣候等的空間變異性，很難達(dá)到公眾認(rèn)可。任天志說，全國(guó)范圍內(nèi)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)氮磷面源污染是團(tuán)隊(duì)的宗旨，以偏概全，以點(diǎn)代面，沒有實(shí)際意義，寧肯棄之不用。經(jīng)過長(zhǎng)期系統(tǒng)分析全國(guó)全地貌、降水等制約面源污染的兩大自然因素，將全國(guó)劃分為六大分區(qū)，按照“全面覆蓋，重點(diǎn)突出”的原則，最終建成了覆蓋全國(guó)六大分區(qū)、54類種植模式、由412個(gè)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)點(diǎn)組成的全國(guó)農(nóng)田氮磷面源污染監(jiān)測(cè)網(wǎng)。

　　第二步是建立全國(guó)面源污染大數(shù)據(jù)。有了全國(guó)農(nóng)田氮磷面源污染監(jiān)測(cè)網(wǎng)，就要做到對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)的收集、整理和分析，只有通過數(shù)據(jù)的深入整理分析才能發(fā)現(xiàn)規(guī)律，找到存在的問題，從而更好的解決問題。為此，團(tuán)隊(duì)通過不懈努力，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，研發(fā)了全國(guó)農(nóng)田氮磷面源污染監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)全國(guó)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的高效管理、自動(dòng)審核、大數(shù)據(jù)分析，從而能夠很容易的進(jìn)行識(shí)別氮磷流失高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，進(jìn)而采取相應(yīng)的防控措施。

　　摸清規(guī)律，推動(dòng)綠色發(fā)展

　　通過技術(shù)創(chuàng)新與全國(guó)范圍內(nèi)的監(jiān)測(cè)分析，團(tuán)隊(duì)首次揭示了全國(guó)農(nóng)田氮磷面源污染排放規(guī)律，呈南方以地表徑流為主，北方以地下淋溶為主的特點(diǎn)，磷素以地表徑流排放為主占80%以上；氮素在南方平原區(qū)以地表徑流排放為主，占61.0%，在黃淮海平原區(qū)以地下淋溶排放為主，占70%.5%。同時(shí)明確了各類種植模式農(nóng)田氮磷排放強(qiáng)度，其中蔬菜是我國(guó)農(nóng)田氮磷排放的重點(diǎn)模式。團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了以分區(qū)分類為基礎(chǔ)、以實(shí)地監(jiān)測(cè)與典型調(diào)查相結(jié)合的全國(guó)農(nóng)田氮磷面源污染核算方法。該方法克服了其它模型參數(shù)多難獲取、難以用于行政單元計(jì)算的不足，該方法為全國(guó)農(nóng)田面源污染核算提供了依據(jù)，被第一次全國(guó)污染普查辦公室和全國(guó)農(nóng)業(yè)環(huán)保機(jī)構(gòu)采納，成為全國(guó)農(nóng)田面源污染普查的基本方法。

　　團(tuán)隊(duì)始終堅(jiān)持以“理論研究為基礎(chǔ)，成果落地為目標(biāo)”的研究理念，堅(jiān)持理論與實(shí)踐結(jié)合，理論指導(dǎo)實(shí)踐，努力實(shí)現(xiàn)理論專業(yè)化，最終邁向?qū)嵺`成果化。團(tuán)隊(duì)首次摸清了全國(guó)農(nóng)田面源污染的底數(shù)和重點(diǎn)區(qū)域，明確了優(yōu)化施肥、節(jié)水灌溉等主要農(nóng)藝措施的減排效果。黃淮海平原區(qū)、南方平原區(qū)是氮磷排放污染重點(diǎn)區(qū)域?；谵r(nóng)田氮磷面源污染排放規(guī)律和主要農(nóng)藝措施減排效果，針對(duì)全國(guó)六大分區(qū)農(nóng)田氮磷面源污染突出的主要模式及排放途徑，以控源截流為指導(dǎo)，集成了坡耕地截流減排、設(shè)施蔬菜碳氮水協(xié)同減排等六大類減排技術(shù)模式。

　　農(nóng)田氮磷面源污染減排技術(shù)模式目前已經(jīng)在全國(guó)得到大規(guī)模應(yīng)用，同時(shí)推動(dòng)了國(guó)家面源污染治理規(guī)劃的出臺(tái)和全國(guó)農(nóng)業(yè)環(huán)保體系的發(fā)展，為解決農(nóng)田氮磷污染問題，助推科技成果廣泛應(yīng)用，發(fā)揮了極其重要的作用。團(tuán)隊(duì)希望能與各地方研究單位進(jìn)行更多理論與技術(shù)研究，建立更加高效的農(nóng)田氮磷面源污染減排技術(shù)模式，并且加快農(nóng)田氮磷面源監(jiān)測(cè)技術(shù)體系的推廣和普及，為防治我國(guó)農(nóng)田氮磷面源污染做出貢獻(xiàn)。