国家科学技术进步奖推荐书公示材料.doc

1、国家科学技术进步奖推荐书公示材料 （ 1）项目名称： 南方集约化农田氮减排技术体系及工程化应用 （ 2）推荐单位意见 针对国家对农业面源污染防控的重大需求， 项目 以南方集约化农田为主要研究对象，围绕农田主要污染排放物 氮的排放规律、迁移转化特征及其如何有效防控，开展了十余年的系统研究和技术攻关 ，取得了显著的科技进步成果 。 该项目 揭示了农田氮排放与沿程迁移转化规律，建立了氮排放量估算的验证方法；提出了集约化农田面源污染联控策略 ，构建了 “源头减量 -过程阻断 -养分再利用 -生态修复 ”的农田氮素减排 “4R”技术体系； 研发 了基于新型缓控释肥、有机及环境源氮替代和精准施肥以及一级保

2、护区轮作制度调整的农田减氮技术，实现了保证高产的农田氮素减排； 集成 了流失氮在 “农田 -沟渠塘 -河道 ”输移过程中的多重高效拦截技术，实现了不额外占用或少占用农田条件下农田氮减排的全程防控；通过养分资源的再利用 ， 实现 了 农田氮肥减量、区域氮污染负荷削减与农业高产优质的有机结合 。该成果 在江苏、云南等地进行了工程化应用，建立了相应的工程维护与长效运行机制 ， 为我国南方集约化农田面源污染控制提供了技术样板 。 项目获 授权发明专利 19 项，实用新型专利 12 项，软件著作权 1 项 。获得省级科技进步二等奖 2 项 。 近 3 年 多 来该成果在江苏、安徽、江西、云南、湖南、重庆

3、 、浙江、湖北 等地得到广泛推广应用， 累计应用面积 达 8927.6万亩， 取得了良好的 社会和 生态环境效益。 我单位认真审阅了该推荐材料及完成人资格，确认全部材料真实有效，符合填写要求。经评审，推荐该项目为 2016年度国家科学技术 进步 奖 二 等奖 。 （ 3）项目简介 氮浓度高是水体污染的重要原因之一。随着工业和城市生活污水等点源氮污染得到有效控制，农业面源已成为水体氮污染的重要来源。据全国第一次污染源普查数据，农业源排放的总氮占总排放量的 57.2%，其中来自农田的氮排放又占很大比例。因此，要实现水环境质量根本改善，有效控制农田氮排放是关键所在。项目组经过十多年的系统研究与技术攻

4、关，提出了农田氮减排与区域联控的策略，集成创新了 “源头减量 -过程阻断 -养分再利用 -末端修复 ”的南方集约化农田氮减排技术体系，并实现工程化应用，建立了相应的工程维护与长效运行机制，进而实现了农田氮减排与污染控制的总体目标。 1. 揭示了农田氮排放与沿程迁移转化规律，建立了氮排放量估算的验证方法 。系统研究了农田氮素损失的过程、排放途径，获取了田块尺度上全部氮排放过程的相关参数 ，明确了氮素的沿程迁移转化规律，建立了小流域氮排放量的反演验证方法，估算了田块尺度、流域尺度和国家尺度上的农田氮损失量，为评估我国农田氮污染负荷提供了科学可靠的方法，为制定减排方案提供基础数据。 2. 构建了农田

5、氮素源头减量技术体系，实现了高产条件下的农田氮素减排。 通过长期定位试验和多点示范验证，明确了保证高产且环境友好的农田适宜施氮量，建立了基于新型缓控释肥、有机及环境源氮替代和精准施肥的减氮技术，及一级保护区轮作制度调整的减氮技术，为农田氮污染的源头控制提供了强有力的技术支撑。 3 创建了流失氮在 “农田 -沟渠塘 -河道 ”输移过程中的多重拦截技术，实现农田氮排放削减 40%以上。 研究构建了 “农田内部原位隔离拦截 ”和 “农田排水沟渠塘的生态拦截 ”相结合的多重拦截阻控技术系统，不额外占用或少占用农田，生态、环境和景观功能兼顾，实现氮减排过程的线性串联与全程防控。 4. 构建了环境源氮的农

6、田安全回用技术体系，通过养分资源的再利用实现农田氮肥减量、区域氮污染负荷削减与农业高产优质的有机结合。 通过对旱地径流排水、生活污水工程尾水 以及 秸秆 炭化后 的农田安全回用，实现环境源氮的循环利用并替代部分化肥氮，实现了区域氮污染减排与农业 高产高效的双赢。 5. 提出了集约化农田面源污染联控策略，集成了 “源头减量 -过程阻断 -养分再利用 -生态修复 ”的农田氮素减排 “4R”技术体系，构建了面源污染控制工程的长效化运行机制，在江苏、云南等地进行了工程化应用， 核心示范区 水环境质量提高 1-2个等级。 本项目取得了 32 项知识产权，其中授权发明专利 19 项，授权实用新型专利 12

7、 项， 软件著作权 1 项。共发表科学论文 251 篇，其中 SCI 论文 64 篇， EI论文 13 篇，中文核心期刊 174 篇。出版专著 2 部。获得省级科技进步二等奖 2项。该成果已在江苏、江西、云南、安徽、湖南、 重庆、浙江、湖北等地推广应用， 近 3 年 多 来 累计应用面积 8927.6 万亩，节约化肥氮 41.81 万吨，节支总额达 16.94 亿元 （具体见应用证明） ，氮素减排 8.74 万吨，由于氮素减排而减少的环境污染治理成本达 87.4 亿元（ 参照苏政办发【 2007】 149 号规定的补偿标准，按从水体带走每吨纯氮（氨氮） 10万元计算） 。 （ 4）客观评价 1

8、.验收和鉴定专家评价 （ 1）中国科学院南京分院于 2014 年 10 月组织有关专家对 “集约化农田氮磷减排技术系统与工程化应用 ”成果进行了鉴定。以曲久辉院士为主任的鉴定委员会认为，该成果为集约化 农田氮磷减排与面源污染防控提供了系统集成技术，整体达到了国际先进水平，提出的氮磷减排、区域联控与长效运行的集约化农田面源污染控制一体化技术系统达到了国际领先水平。 （ 2）国家水专项管理办公室监督指导下，江苏省水专项领导小组于 2011 年12 月组织了评估专家组对支撑本项目成果的国家水专项课题 “闸控入湖河流直湖港及小流域污染控制技术与工程示范（ 2008ZX07101-005） ”进行了第三

9、方评估，结论为：在保证现有产量的基础上，稻田氮投入量减少 25%，养分流失减少 35%以上；菜地氮磷投入量减少 40%，养分流失减少 30%以上；桃园氮磷投入量减少 20-30%。示范工程有利于集约化稻田和菜地的增收节支，提高氮肥利用率，且对于拦蓄地表径流，减少养分流失，改善农村生态环境、提高水环境质量有重要意义。建议扩大推广应用。 2.获奖情况 相关创新点曾获如下省部级等科技奖励： “稻田氮肥污染控制技术研究与示范 ”获 2006 年江苏省科学技术奖二等奖、 “集约化农业区非点源污染成因与防控技术体系 ”获 2009 年云南省自然科学奖二等奖、 “集约化农区氮磷污染负荷解析与污染防控模式 ”

10、获农业部中华农业科技进步奖三等奖 (2009)、 “太湖地区稻改种设施菜地 氮排放规律与氮污染控制技术研究 ”获第六届中国土壤学会科学技术奖一等奖（ 2011）。 3.科技查新 江苏省 2014 年查新报告结果显示： 本项目取得的如下研究成果，在国内外未见相同文献报道： (a)提出了农田氮磷减排的 4R 技术： “农田氮磷减量化使用（ reduce）、损失过程阻断（ retain）、损失氮磷（养分）再利用（ reuse）和生态系统修复（ restore） ”。 (b)农田氮磷减排技术在我国集约化农区的工程化应用。 4.政府评价与采用 （ 1）江苏省人民政府发文（苏政发 200936 号），在江

11、苏省太湖流域水环境综合治理实施方案中采用 “南京土壤所 “863”科技计划研究成果 ”-生态拦截沟渠系统，从 2007年开始，在太湖流域水污染控制专项工程中进行推广应用。 （ 2）支撑本项目成果的国家水专项课题 “闸控入湖河流直湖港及小流域污染控制技术与工程示范（ 2008ZX07101-005） ”得到了中国环境报的正面报道，并于 2012年被环保部评为 “先进集体 ”。 5.学术界评价 本项目共发表学术论文 251篇，其中 SCI 64篇， EI 13篇，得到了国内外同行专家的认可，被广泛引用，代表性评价归纳如下： 杨林章等发表的 “农村面源 污染治理的 4R 理论与工程实践 ”系列文章（

12、 6篇，农业环境科学学报， 2013）， 分别从氮污染控制的总体思路与 4R 技术体系、 源头控制 技术 、过程拦截 技术 、养分回用 技术、 生态修复技术 以及工程实践效果进行了系统阐述 。其中首篇和第二篇论文分别入选 2013 年和2014年中国精品科技期刊顶尖学术论文（领跑者 5000）。 施卫明 等发表 在 Nutr. Cycl Agroecosyst.（ 2009, 83: 7384）的文章被引用107次，其中被美国普林斯顿大学 Zhang Xin等人在 Nature (528, 51-59, Dec 2015)上发表的关于基于可持续发展的氮素管理一文引用，作为重要例证用以阐明氮肥在

13、蔬菜生产上利用率较低，低于全球大田作物氮肥利用率的平均值。 Ti和 颜晓元 发表在 Environ. Sci. Pollut Research (2013, 20: 6509 6520)的文章被国际著名蓝藻研究专家 Glibert教授等人（ Environ. Res. Lett. 9 (2014) 105001）引用，作为重要例证阐述农田化学氮肥施用跟蓝藻发生之间的关系。 颜晓元 等发表在 Biogeochemistry (2011, 106:489501)的文章被德国Hohenheim大学 Frohlich教授的专著（ Sustainable Land Use and Rural Devel

14、opment in Southeast Asia: Innovations and Policies for Mountainous Areas, Springer， 2013）做为重要例证，以此说明田块间的相互作用和流域内沟渠对农田氮有重要拦截效果。 王慎强做为通讯作者发表 在 Agric. Ecosyst. Environ. (Zhao et al., 2012)的 文章被美国加州大学戴维斯分校 van Kessel教授团队作为重要例证用以阐明优化施肥 对 减少稻田氮素径流的重要意义 （ J. Environ. Qual. 2014, 43: 1725 1735） 。 吴永红 等人研制的复

15、合生物反应器（ Bioresource Technology, 2011）被南澳大学 Megharaj教授高度评价为是一项高效去除农田排水中氮磷的环境友好型技术（ Biotechnology Advances, 2011, 29:896907)。 王德建 等发表在 Environ. Geochem. and Health（ 2004）的关于长三角地区稻麦高产适宜氮肥用量与减少氮素损失的文章被引用 47 次，提出氮肥适宜用量被德国不伦瑞克工大 Hofmerier的文章（ Agri. Ecosyst. Environ., 2015, 209, 6073)作为氮肥减量的重要例证引用。 薛利红和杨林章

16、 发表在 Biosystem Engineering(2008) 的关于水稻光谱诊断施肥的文章 ，被国际水稻研究所的 Shaobing Peng 教授评述，认为我们研发的基于作物冠层传感器的水稻氮肥推荐技术可能会克服目 前 SSNM应用时存在的问题，如：无氮区产量与目标产量信息农户不知道的问题，氮的响应受作物品种、管理措施、季节和地点影响的问题等 （ Agron. Sustain. Dev., 2010, 30： 649656）。印度旁遮普大学知名水稻专家 Bijay-Singh等评价我们的研究是 为数不多的利用光谱指数进行氮肥推荐并能够增加氮肥利用率效果（ Prec. Agri., 2015

17、, 16:455475） 。 （ 5）推广应用情况 1推广应用情况 本项目创建的 “源头减量 -过程阻断 -养分再利用 -生态修复 ”的农田氮素减排“4R”技术体系已在南方集约化农区进行了广泛应用。 自 2008 年起，江苏、江西、云南、安徽、湖南、重庆、浙江、湖北等地 累计应用面积 8927.6 万亩，节约化肥氮 41.81万吨，节支总额达 16.94亿元，氮素减排 8.74万吨。 主要应用单位情况表 应用单位名称 应用技术 应用起止时间 应用单位联系人 /电话 应用情况 江苏省农业环境监测与保护站 源头减量、生态拦截及养分循环利用技术 2008-2015 吴昊 02586263958 省财

18、政投资累计近 5亿建设生态氮磷拦截工程 379个，生态沟渠塘实际建设面积 1400多万平 米，累计服务农田面积 355万亩；投资约 2.24亿元建设生态循环农业工程 267个、有机农业工程 49个，累计覆盖农田面积 近 100万亩； 近 3年 累计 节约化肥氮投入2.28万吨， 减少肥料投入成本 9102万元，氮减排量累计 9692.5吨 江苏省耕地质量保护站 农田高产环保适宜施氮量 2013-2015 殷广德 02586263734 3年累计推广 6150万亩稻田，减施化肥氮30.75万吨， 节约肥料成本 12.3亿， 氮减排3.69万吨 江西农业环境监测站 源头减量、生态拦截和养分循环利用

19、技术 2013-2015 刘晖 15879110781 示范面积达 210万亩，减施化肥氮 1.01万吨（纯氮） ， 节肥投入 5042万， 氮减排8156吨。 云南省土壤肥料工作站 源头减量、生态拦截和养分循环利用技术 2012-2015 陈天友 0871-64145344 应用面积 67.5万亩，累计减施化肥氮 10250吨（纯氮）， 节肥投入 4100万元， 氮减排4100吨 安徽省农业生态环境总站 源头减量、秸秆回田及生态沟渠拦截 2011-2015 黄文星 13955125213 示范面积 16.2万公顷，化肥氮减投 1.16万吨（纯氮）， 节肥投入 5779.2万元， 氮减排约 9

20、348吨 湖南省农业资源与环境保护管理所 源头减量和生态拦截技术 2013-2015 陈诚 13807310933 示范面积累计 195万亩，保证产量和收益，减少 化肥 氮投入 4000吨， 节肥投入 1600万元， 氮减排 970吨 浙江省嘉兴市土壤肥料工作站 化肥直接减量、养分循环利用 2013-2015 倪雄伟 0573-82872625 累计推广 250万亩，直接减少化学氮肥投入10562.5吨 ，节肥投入 5051.38万元 重庆市农业技术推广站 源头减量技术和生态拦截技术 2011-2014 李伟 13709409075 应用面积 1210万亩，累计减少化学氮肥使用 3.63万吨，

21、 节肥投入 14520万元， 农田氮减排 1.75万吨 湖北省秭归县农业技术推广中心 4R技术策略、水土流失与农业面源污染拦截技术 2011-2015 韩庆忠 13972010408 应用面积 50万亩，累计减少化学氮肥使用1100吨， 节肥投入 455万， 农田氮减排 390吨 汉枫缓释肥料（江苏）有限公司 基于新型缓控释肥的减量控污技术 2013-2015 校小威 13921729973 累计推广 98万亩，化肥氮减 投 3853.5吨（纯氮）， 节肥投入 786.6万元， 农田氮减排 407.2吨，新增销售额 6125万元 苏州市迎湖农业科技发展有限公司 源头减量与生态拦截沟渠技术 20

22、10-2015 朱伟琪 13706136389 累计应用 1.2万余亩， 减少化肥氮 64吨，节肥投入 25.6万元，氮减排 41.7吨， 近 3年新增利润 119.60万 昆明农家乐复合肥有限责任公司 专用复合肥料 2012-2015 张小卓 15987178403 3年累计生产环境友好型肥料 47100多吨，新增销售额 10852万元， 利润 943.9万元 2近三年经济效益 单位：万元人民币 自 然 年 完成单位 其他应用单位 新增销售额 新增利润 新增销售额 新增利润 2013 年 1250 92.75 3579.26 360.31 2014 年 1875 140.47 3311.74

23、 300.25 2015 年 3000 224.76 4067.79 402.94 累 计 6125 457.98 10958.79 1063.50 主要经济效益指标的有关说明： 由于该项目为环保性公益性项目，重在化肥的减投和氮的减排，所以技术应用后 带来的产量增加及品质提升而产生的新增销售额并未进行统计，仅选择了两家肥料公司（汉枫缓释肥料（江苏）有限公司和昆明农家乐复合肥有限责任公司）和一家农业科技公司（苏州市迎湖农业科技发展有限公司），统计了他们应用项目技术后带来的新增销售额和新增利润。 其中，肥料公司的新增销售额和新增利润是指由于技术推广应用增加了肥料销售量所带来的，销售额等于销售量乘以

24、销售价格，新增利润等于新增销售额减去肥料的生产成本。苏州市迎湖农业科技发展有限公司（基地 2000 亩）的新增销售额是指应用技术后稻麦增产带来的销售额，新增利润是指应用 技术减少化肥投入的节支成本和新增销售额之和。 其他经济效益指标的有关说明： 无 3. 社会效益 本项目成果推动了农业面源污染治理从单项技术应用走向系统集成，从局部治理到区域联控，从技术研发到工程化应用，从 “项目化短期运行 ”到 “机制化长效运行 ”。促进了农业生产从以往 “重生产轻环境 ”到 “以防为主，农业生产和环境保护并重 ”的转变；在保证产量的同时避免化肥过量投入，加强氮素养分资源的循环利用，降低农业生产成本和水环境治

25、理的成本，从而在保证粮食安全的前提下实现了自然资源和生态环境的保护，促进了农业与环境的可持续发展。 本项目的实施，壮大了从事农业面源污染防治的科研队伍，培养了一批中青年骨干和领军人才。通过技术培训、现场示范、工程化应用效果展示等，向地方政府、广大基层农技推广人员和农民直观地显示了农田面源污染防治的必要性及项目成果的可靠性和有效性；中央七套农业科教频道拍摄了农业科教片农业面源污染防治，向社会普及农业面源污染治理的相关知识和技术，提高了农业基层组织和农民的环保意识；通过示范区建设，带动了一大批新型环保企业、新型农民和农业合作社等投身于 农田面源污染防治中；并借着国家新农村及美丽乡村建设的春风，相关

26、技术成果在全国范围内扎根落地。 据不完全统计， 项目应用 累计减少氮排放 8.74 万吨， 参照苏政办发【 2007】 149 号规定的补偿标准， 可节约环境治理成本 87.4 亿，并节约化肥投入 41.81 万吨，节支总额 16.94 亿元，有效节约了自然资源。项目核心示范区的农村水环境明显改善，水质提高了 1-2个等级，农民又开始在河里淘米洗菜。 （ 6）主要知识产权证明目录 知识产权类别 知识产权具体名称 国家 授权号 授权日期 证书编号 权利人 发明人 有效状态 发明 专利 拦截水网区设施菜地氮磷流失系统的构建方法 中国 ZL 201110419343.8 2013.08.28 第12

27、61642号 中国科学院南京土壤研究所 施卫明，陆扣萍，闵炬，杨林章 有 效 发明专利 一种生态沟渠污水净化方法 中国 ZL200610097845.2 2008.11.19 第 444296号 中国科学院南京土壤研究所 胡正义，吴永红，杨林章，林先贵，王一明 有效 发明专利 一种田间试验模拟系统及其制造方法 中国 ZL201110076152.6 2014.03.19 第1362701号 中国科学院南京土壤研究所 赵旭，王慎强，邢光熹，施卫明，杨林章，张宗侯 有效 发明专利 用于水田种植系统根际的土壤溶液原位采集装置及其应用 中国 ZL 200910026388.1 2011.08.03 第

28、 820245号 中国科学院南京土壤研究所 施卫明，刘新红 有效 发明专利 地面源污染防控与饮水工程相结合的山区集中式饮用水水源的建造方法 中国 ZL 200910035836.4 2011.10.26 第 854939号 中国科学院南京土壤研究所 吴永红，颜蓉，姬红利，杨林章，洪丽芳，付利波，李运东 有 效 发明专利 一种组合式水体栽种植物花卉生态浮床 中国 ZL 200910224164.1 2012.3.7 第 918521号 常州华钛化学股份有限公司，江苏省农业环境监测与保护站 管永祥，吴昊，徐俊伟，黄建，马国庆，林梅，沙晓峰，张明 有效 发明专利 秸秆炭化装置及秸秆炭化的方法 中国

29、ZL201210267771.8 2013.12.25 第1327760号 中国科学院南京土壤研究所 王慎强，赵旭，邢光熹，裴焕初，杨林章 有效 发明专利 包膜 15N 尿素的造粒装置及其制备方法 中国 ZL201110026251.3 2013.06.05 第1209979号 中国科学院南京土壤研究所 王慎强，邢光熹，赵旭，张民，杨林章，张宗侯，周杨 有效 发明专利 一种低成本的生物吸附剂的制作方法 中国 ZL201210127944.6 2014.04.16 第1382125号 中国科学院南京土壤研究所 冯彦房，杨林章，周徽，乔俊，陆海鹰，李天玲，王金花，巢军委 有效 软件著作权 水稻光谱

30、诊断和辅助施肥系统（网络版） V1.0 中国 2015SR032662 2014.11.06 软著登字第0919741号 江苏省农业科学院 薛利红，张恒敢（设计人） （ 7）主要完成人情况表 姓 名 杨林章 性别 男 排名 1 国 籍 中国 技术职称 研究员 最高学历 研究生 最高学位 博士 工作单位 江苏省农业科学院 行政职务 无 二级单位 农业资源与环境研究所 党 派 中共党员 完成单位 中国科学院南京土壤研究所 所 在 地 江苏南京 单位性质 事业单位 参加本项目的起止时间 2002.04 至 2012.12 对本项目技术创造性贡献： 中国科学院知识创新工程重要方向性项目 “中国主要农田

31、生态系统氮磷钾的迁移转化规律与优化管理（ KZCX2-413） ”和国家水专项课题 “闸控入湖河流（直湖港）小流域污染控制与工程示范（ 2008ZX07101-004） “负责人，创建了农田流失氮素的生态拦截沟渠，和团队成员共同研究建立了稻田的源头减量技术体系，提出了农业面源污染防控的 “4R”技术体系，并在太湖流域进行了工程化应用。对创新成果 2、 3 和 5 有突出贡献。 本项目占本人主要工作时间的 80%。 曾获国家科技奖励情况： 2012 年度国家科技进步奖一等奖，中国生态 系统研究网络的创建及其观测研究和试验示范，证书编号： 2012-J-231-1-01-R14 姓 名 施卫明 性

32、别 男 排名 2 国 籍 中国 技术职称 研究员 最高学历 研究生 最高学位 博士 工作单位 中国科学院南京土壤研究所 行政职务 研究中心主 任 二级单位 党 派 民主促进会 完成单位 中国科学院南京土壤研究所 所 在 地 江苏南京 单位性质 事业单位 参加本项目的起止时间 2002.04 至 2012.12 对本项目技术创造性贡献： 国家科技支撑计划课题 “农田 污染过程阻断关键技术研究（ 2006BAD17B03）负责人，明确了太湖地区设施菜地的氮排放规律，创建了拦截水网区设施菜地氮流失系统的构建方法和技术体系，共同创建了农业面源污染防控的 “4R”技术，共同参与该技术在太湖流域的工程化应用。对创新成果 3 有突出贡献，对创新成果 2 和 5 有重要贡献。 本项目占本人主要工作时间的 80%。 姓 名 张乃明 性别 男 排名 3 国 籍 中国 技术职称 教授 最高学历 研究生 最高学位 博士 工作单位 云南农业大学 行政职务 处长 二级单位 资源与环境学院 党 派 民革 完成单位 云南农业大学 所 在 地 云南昆明 单位性质 大学 参加本项目的起止时间 2005.10 至 2012.12