Green eco-environment

传统农业生产中过高的化学品投入，物质循环利用效率较低、导致污染物高排放，使生态环境遭受严重污染。申请人博士后期间主要负责绿色生态环境平台工作，重点关注如何在满足农业生产和社会需求双“卡口”下，实现农业种植业、养殖业、产品加工与消费等全链条的生态环境质量改善。该平台主要以水-土-气环境质量整体提升为立足点，以各环境介质界面关键物质流动定量及高效循环利用为切入点，开展基于环境监测和模拟的环境现状评估、环境阈值/容量确定及污染防治等工作，绿色种养业与绿色产业的绿色环境设计，实现蓝天、碧水、净土的绿色环境，为农业绿色发展提供基础。

绿色生态环境贯穿于包括“绿色”作物种植、“绿色”动物养殖、“绿色”产品加工与消费在内的整个农业生产链，重点关注水土气环境质量及其对作物/动物影响和土壤生态涵养功能的整体提升，最终实现清洁水体、健康土壤和清洁空气的目标。为此，急需深入理解水-土-气界面的生物地球化学过程，开展基于边界理论的农业清洁生产和食物链安全的定量化研究，全面提升土壤生态系统服务功能。
 

从研究层面来说，主要包括三方面内容：
 

（1）水-土-气界面物质交换过程与生态环境效应

通过研究养分（氮和磷等）、水分、典型农业污染物（农药和重金属等）在土-水界面和土-气界面的迁移、转化和平衡过程及主要控制因素，阐明物质迁移转化的土壤、水体和大气环境效应，揭示土-水界面和土-气界面互作过程和机制，为界面的物质流、能量流和信息流的定量调控提供理论与技术支撑。
 

（2）基于边界理论的资源环境容量分析与生态涵养功能提升

基于行星边界理论和环境容量，采用自下而上（基于人类、动物、植物健康的水土气环境安全标准）和自上而下（考虑粮食安全）的方法，定量农业生产水-土-气界面环境污染物的最大允许排放限值（环境容量）、倒逼农业生产养分水分投入和污染物输入的安全阈值；在此基础上，揭示不同界面间物质交换机制与驱动因子，明确影响土壤不同生态功能的关键过程及核心参数，结合综合调控措施，形成资源优化配置与生态涵养功能提升的系统解决方案。
 

（3）地上-地下生物多样性互作强化区域土壤生态系统服务功能

通过农田景观配置和生态系统重构，提高土壤生物和地上部食物链的生物多样性，利用地上-地下生物互作提升土壤生态涵养功能，保障生态安全；引入土壤生态服务定量化模型，建立土壤多重生态服务功能的系统评价体系，提出优化解决方案；在此基础上创建智能开发与应用系统，实时提出可持续土壤生态管理的措施与技术集成方案。

以土壤-水体/大气界面过程和农业绿色生产为研究主线，综合采用外场综合观测技术、模型模拟、同位素溯源技术、土壤多重生态服务功能定量模型等研究手段，结合边界理论和生态服务功能优化理论，系统研究土-水界面的养分流动与污染物通量及控制因素、土-气界面活性氮排放与沉降特征及控制因素、土壤污染物减排的水体和大气环境效应，以及对土壤生态功能进行系统评价。具体内容包括：明确土-水/气界面养分、水分和污染物的形态和通量动态，揭示土-水/气界面物质转化的过程和机制；定量水-土-气系统养分、水分以及污染物的环境安全阈值和农业投入限量标准；解析影响土壤不同生态功能的核心参数，建立土壤多功能系统评价模型，形成资源优化配置的个性情景解决方案，实现区域生态涵养功能的提升；利用地上和地下生物多样性，提高景观多样性，提升生态涵养功能；创建智能开发与应用系统，实时提出可持续管理的生态措施与技术集成方案，实现健康土壤服务健康社会的目标。

氮素管理：刘学军教授、许稳副教授、张颖副教授

磷管理：吕阳副教授、张林副教授

农药管理：王锴副教授

土壤酸化与重金属污染：朱齐超副教授

工作平台：所在单位拥有植物-土壤相互作用教育部重点实验室，拥有完备的仪器和实验室化学分析手段，如连续流动分析仪、离子色谱、分光光度计（气象色谱仪、质谱仪等。在全国尺度上，生态环境平台建立了一个长期大气沉降监测网（约76个监测点），主要开展大气氮素、磷和重金属等沉降通量的长期原位监测和来源解析工作。同时，在全国建立了大气颗粒物监测网（约10个监测点），系统分析PM2.5及其化学组分的时空变化特征。

基地建设：平台依托中国农业大学教育部河北曲周绿色农业野外科学观测研究站，在曲周县建立了大气氨浓度监测网（10个监测点），开展了万亩种植业氨减排技术示范工作和蛋鸡养殖业氨减排技术示范等。当前正在建立覆盖圈曲周9个乡镇的县域的水-土-气-生产地环境监测网络（10个监测点）。