中国科学院亚热带农业生态研究所张泉获国家专利权
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龙图腾网获悉中国科学院亚热带农业生态研究所申请的专利基于模型估算的稻田与旱地作物移除土壤重金属通量的评估方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120954572B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-23发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511483407.9,技术领域涉及:G16C20/70;该发明授权基于模型估算的稻田与旱地作物移除土壤重金属通量的评估方法是由张泉;张剑桥;王伟;朱奇宏;朱捍华;许超;黄道友设计研发完成,并于2025-10-17向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于模型估算的稻田与旱地作物移除土壤重金属通量的评估方法在说明书摘要公布了:本发明公开了基于模型估算的稻田与旱地作物移除土壤重金属通量的评估方法,涉及农业环境科学技术领域,通过标准化田间试验,确定目标区域各种植模式下的种植模式特点和作物移除土壤重金属通量的估算范围,构建标准化的作物重金属吸收参数数据库,其中,种植模式包括单季稻、双季稻、稻油轮作、稻烟轮作和叶片类旱地作物,种植模式特点包括种植周期和作物种类。本发明通过构建标准化的作物重金属吸收参数数据库,结合种植模式特点和根际土壤重金属形态动态变化数据,能够更准确地量化作物对土壤重金属的移除能力,同时,作物重金属吸收参数数据库集成生物量、重金属浓度及通量校准数据,消除环境变异干扰,形成可信的重金属移除通量估算范围。
本发明授权基于模型估算的稻田与旱地作物移除土壤重金属通量的评估方法在权利要求书中公布了:1.基于模型估算的稻田与旱地作物移除土壤重金属通量的评估方法,其特征在于,包括以下步骤: S1、通过标准化田间试验,确定目标区域各种植模式下的种植模式特点和作物移除土壤重金属通量的估算范围,构建标准化的作物重金属吸收参数数据库,其中,种植模式包括单季稻、双季稻、稻油轮作、稻烟轮作和叶片类旱地作物,种植模式特点包括种植周期和作物种类,具体包括: 在目标区域系统布局涵盖单季稻、双季稻、稻油轮作、稻烟轮作及叶片类旱地作物五种种植模式的试验田,明确种植周期与作物种类组合,同步记录田间管理措施,分层采集土壤样本测定重金属总量,分析根际土壤重金属形态动态变化,分器官采集作物样本测定生物量及重金属浓度,初步估算重金属移除通量范围; 基于试验数据梳理不同种植模式的轮作顺序、共生期及根系分布深度,量化种植周期对重金属吸收的影响机制,建立作物-重金属亲和性分级标准,将生物量、重金属浓度及通量数据校准至标准温湿度和土壤条件,形成结构化重金属吸收参数数据库框架; 设计多层级数据库架构,以种植模式-作物种类-土壤类型为索引,集成种植周期、生物量及重金属浓度的核心字段,通过聚类分析划分重金属移除通量的高、中、低估算区间,输出覆盖五种种植模式的作物重金属吸收参数数据库,明确可信估算范围; S2、测定包括有效态在内的关键形态学指标,量化土壤重金属不同形态组分含量; S3、建立根际形态调控模型,表征作物种类对重金属活性的反馈机制,具体包括: 采集作物根际土壤、根系分泌物及植株生物量,利用同步辐射X射线荧光光谱定位重金属微区分布,结合激光剥蚀质谱分析根-土界面浓度梯度,同步测定土壤理化性质、微生物群落结构及酶活性,构建土壤-植物-微生物数据集; 分步提取根际土壤中重金属的5种形态,通过原位光谱技术表征其与根际组分的配位环境,结合根系分泌物成分分析,量化作物对根际氧化还原条件、pH及有机配体的调控作用,揭示形态转化的反馈机制; 针对不同作物构建初步的根际形态调控模型,以土壤初始性质为输入、作物种类为选择器,调用根际过程参数预测有效态重金属浓度,通过田间实测数据验证校准初步的根际形态调控模型,形成可推广的根际形态调控模型; S4、耦合作物重金属吸收参数数据库与根际形态调控模型,构建基于生物有效性的重金属吸收预测模型,具体包括: 整合作物重金属吸收参数数据库与根际形态调控模型,建立统一数据接口,提取土壤理化性质、重金属总量、形态分布及作物种类特异性吸收参数,经数据清洗与归一化处理,构建覆盖多土壤类型和多场景的标准化参数集; 动态耦合根际形态调控机制与重金属形态转化过程,基于同步辐射光谱解析在根际的吸附-解吸路径,结合化学形态平衡模型量化形态转化速率,分析根际微环境对重金属生物有效性的调控机制,形成可解释的过程驱动模型; 以重金属生物有效性为目标变量,融合标准参数集与过程驱动模型,采用随机森林-动力学方程的混合策略构建初步的重金属吸收预测模型,通过贝叶斯优化参数调优,输出生物可利用浓度与作物吸收量,经独立数据集交叉验证最终形成基于生物有效性的重金属吸收预测模型; S5、集成作物生长模型并模拟生物量产出,预估不同种植模式下的作物产量; S6、综合重金属吸收预测模型与作物产量估算结果,计算得到重金属移除通量值; S7、输出重金属移除通量值的计算结果,获得目标区域各种植模式下的移除土壤重金属通量评估报告。
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