五方联合启动设施农业项目 探索人工腐殖质土壤改良与微塑料降解机理
近日,双禾宝(北京)农业生物科技有限公司(以下简称"双禾宝")、寿光蔬菜产业集团有限公司(以下简称"寿光蔬菜集团")、北京大学环境科学与工程学院、北京师范大学环境学院及绿色方舟基金在山东寿光召开项目研讨会,宣布联合启动"设施农业土壤健康改良与微塑料减控机理研究"项目。这是国内首个同时聚焦人工腐殖质改土机理与设施大棚土壤微塑料降解的系统性科学研究,也是《土壤健康评价技术指南 总纲》(T/CSES 209-2025)发布以来的首批应用实践之一。
参观寿光蔬菜集团育种中心
寿光蔬菜产业集团董事田素波,北京大学环境科学与工程学院副教授韩凌,北京师范大学环境学院副教授高群,双禾宝负责人许宝风,绿色方舟基金代表等出席研讨会。与会各方围绕项目的科学设计、技术路径、试验实施与成果转化进行了深入交流,并就下一阶段合作达成共识。项目在理论层面以北京大学叶文虎教授提出的“三生共赢”理论为指导框架,统筹生态改善、生活提高与生产发展三重目标。
设施农业面临多重挑战,产学研联合攻关势在必行
中国设施蔬菜种植面积超过6000万亩,其中山东寿光作为全国设施蔬菜产业的标杆,肩负着绿色高效生产转型的示范使命。然而,连作障碍、土壤次生盐渍化、农药残留超标、微塑料污染等问题,已成为制约设施农业可持续发展的共性瓶颈。
田素波董事在研讨会上指出,寿光蔬菜集团近年来持续推进设施农业标准化与绿色化转型,迫切需要有科学依据的土壤改良方案。此次与双禾宝、北京大学、北京师范大学等联合开展研究,既是产学研协同创新的一次重要探索,也为寿光打造"可复核、可追溯、可推广"的设施农业绿色生产范本提供了新路径。
人工腐殖质:从农业废弃物到纳米级土壤改良材料
该项目的核心产品——"生物质有机纳米碳腐殖质材料",是由双禾宝首席科学家沈贤德教授自主研发的DCP水热裂解缩合聚合技术,通过控氧热解与缩合聚合工艺,将秸秆、园林废弃物转化为人工类腐殖质。产品有机质含量超过84%,碳固定率逾45%,腐殖化度约70%,在多地田间试验中展现出改良土壤结构、提升肥料利用率、钝化重金属等综合效果。
许宝风介绍,前期在湖南省农业科学院开展的试验中,土壤镉含量由0.35 mg/kg降至0.019 mg/kg,降幅达94%;在吉林大安盐碱地上的试验显示,作物出苗率从约60%提升至90%以上。
现场会议
六组处理×双投入条件:一座大棚里的精密试验
据悉,本项目将在寿光蔬菜集团旗下基地的一座标准日光温室中开展棚内机理研究,以番茄为供试作物。试验采用6个材料处理(对照、人工腐殖质、腐殖质+堆肥、生物炭、腐殖质+生物炭、全配方)与2个投入条件(当地常规投入 / 减肥30%+减药10%-15%)的全因子设计,设4次重复,共布置48个原位小区。
韩凌副教授表示,该设计严格遵循裂区随机区组原则,可系统解构人工腐殖质、堆肥、生物炭三大组分的独立效应与协同效应,也能定量回答"减肥减药条件下,产品能否维持甚至提升产量"这一产业界最为关切的问题。
高群副教授认为,将生物炭作为独立处理进行头对头对比,是方案设计中的一大亮点。该设计使试验中"对照-人工腐殖质-生物炭-腐殖质+生物炭"四组形成完整的2×2因子,可以严格分离两种材料各自的作用并揭示交互效应,这在学术上具有较高的发表价值。
试验基地
聚焦微塑料:一个被设施农业忽视的“隐形风险”
值得关注的是,本项目首次将土壤微塑料检测纳入设施蔬菜试验的指标体系。据研究显示,中国设施大棚因长期使用地膜,土壤中微塑料颗粒丰度普遍达到每公斤数百至数千颗,可能影响土壤结构、微生物群落,甚至通过食物链危及人体健康。
项目提出了一项前沿科学假说:人工腐殖质通过激活土壤微生物群落,可能促进微塑料的生物降解。试验将在开始和结束两个时点分别取样,测定微塑料的颗粒丰度、质量浓度、粒径分布及聚合物类型。若该假说获得验证,将为设施农业微塑料减控提供全新路径。
绿色方舟基金代表表示,基金会长期关注农业领域的生态环境保护与可持续发展,微塑料减控是当前国际社会高度关注的议题,本项目的研究方向与基金会的公益愿景高度契合,基金会将持续关注项目进展。
对标T/CSES 209-2025:抢占土壤健康评价“第一批示范”
2025年7月15日,经中国环境科学学会批准,由生态环境部土壤与农业农村生态环境监管技术中心牵头,联合中国科学院生态环境研究中心、中国农业科学院农业资源与农业区划研究所等单位编制的《土壤健康评价技术指南 总纲》(T/CSES 209-2025)正式发布实施。这是国内首个系统提出土壤健康评价方法论与技术要求的团体标准。
本项目设定的9项核心土壤指标——全氮、全碳、铵态氮、硝态氮、有效磷、速效钾、pH值、团聚体稳定性、微生物呼吸,辅以微塑料检测维度,与T/CSES 209-2025提出的"化学-物理-生物-污染物"四维土壤健康评价框架高度契合。试验结束后,各处理小区将按该标准框架计算"土壤健康综合得分",使研究成果具备权威的方法学支撑。
“先调查、后试验”:用扎实基线保障数据公信力
据了解,项目在正式开展棚内试验前,将先行完成五项前置背景调查:当地农户施肥用药基础用量调查、病虫害与农药使用专项调查、试验地块土壤重金属本底检测、微塑料本底检测,以及所有外源投入品的批次留样。
许宝风表示,减肥30%、减药10%-15%的目标必须建立在"知道当地实际用了多少"的基础之上,否则减幅设计就缺乏科学依据。同时,所有投入品100%留样、24个月保存,确保试验结果可追溯、可复核。
理论支撑:以“三生共赢”为纲,统筹生产、生活与生态
本项目在理论层面以北京大学叶文虎教授提出的“三生共赢”理论为指导框架。该理论主张,可持续发展的实质不是在生产发展、生活改善与生态保护之间做取舍,而是要在三者之间寻求同时受益的路径——生产要发展、生活要提高、生态要改善,三者共赢方为真正的可持续。
许宝风表示,“三生共赢”正是本项目的价值坐标。就设施农业而言:“生产”意味着在减肥减药的前提下产量不降甚至提升;“生活”意味着农户投入成本下降、农产品品质与售价提升、种植环境更健康;“生态”意味着土壤有机质回升、重金属被钝化、微塑料存量下降、农业面源污染减少。三者若能同向而行,这项技术才具备真正的产业推广价值。
本次寿光项目的试验设计,亦按此逻辑同步设置了产量与品质指标(生产)、投入成本与减药减肥指标(生活)、土壤健康与微塑料指标(生态),使三个维度的数据可被同时观测、相互印证。
韩凌副教授认为,“三生共赢”为这类研究提供了一个可持续的整合视角。以往的土壤改良研究往往只关注单一维度——或谈增产、或谈减污,较少将农户经济性与生态效益纳入同一评价体系。而本项目通过在同一试验中并行采集三类数据,有条件在学术上尝试构建更完整的评价链条。
五方协同,探索产学研用深度融合新模式
本项目形成了"企业出技术、基地出场景、高校出学术、基金出视野"的多方协同格局。双禾宝提供核心材料与技术规程,寿光蔬菜集团提供试验基地与田间管理,北京大学与北京师范大学负责试验设计与学术产出,绿色方舟基金关注项目的生态公益价值。
田素波董事表示,寿光蔬菜集团对本项目寄予厚望,愿意为项目提供基地、人员及农技支持。一期番茄机理研究如取得预期成果,双方将进一步探讨在黄瓜、辣椒、韭菜等多作物上的田间示范推广合作。
韩凌副教授指出,项目的学术产出将聚焦土壤碳氮循环、微生物群落响应与微塑料降解三大方向,计划投稿至国际知名期刊。北京师范大学高群副教授将在试验设计与统计方法上提供学术支持。
许宝风表示,本项目自设计之初即确立以数据真实性为首要准则。试验采用双投入条件与完整因子设计,其目的并非验证预设结论,而是获取可重复、可追溯、可经同行评议复核的客观数据。所有原始数据由三方共同保存,全部外源投入品实行100%留样备查。他强调,无论最终结果是否完全支持初始假设,其科学价值同等重要;产业化推广必须建立在严谨的科研结论之上,这既是对合作各方的负责,也是对行业健康发展的负责。
