柳河大米永久基本农田地标生境案例研究

赵 玲¹，高家玉¹，卫嘉欣¹，岳宇轩²，顾小辉³，张 琼⁴，董继伟³，陶 嫄³，李 强⁵，宫万明⁶，安凤红⁷，邹立新⁸，王茂华⁹，宗国立¹⁰，钱佳奇¹¹，秦 勇¹²，张明路¹³，郭芮光¹⁴，闫洪伟¹⁵，李大京¹⁶，王 君¹⁷，刘铁成¹⁸，曹 丹¹⁹，
时 羽^20*，孟祥君^21*，于运波²²，侯正发²³，管延丽²⁴，张喜才²⁵，喻红军²⁶，
李 彬²⁷，秦志爽¹，唐端午¹，赵子政¹

1. 吉林农业大学，长春 130118；
2. 吉林省柳河县人民政府，柳河 135399；
3. 吉林省柳河县市场监督管理局，柳河 135399；
4. 吉林省柳河县农业技术推广总站，柳河 135199；
5. 吉林省柳河县柳河镇人民政府，柳河 135300；
6. 吉林省柳河县向阳镇人民政府，柳河 135305；
7. 吉林省柳河县安口镇人民政府，柳河 135304；
8. 吉林省柳河县圣水镇人民政府，柳河 135308；
9. 吉林省柳河县亨通镇人民政府，柳河 135307；
10. 吉林省柳河县三源浦朝鲜族镇人民政府，柳河 135321；
11. 吉林省柳河县五道沟镇人民政府，柳河 135319；
12. 吉林省柳河县红石镇人民政府，柳河 135325；
13. 吉林省柳河县驼腰岭镇人民政府，柳河 135311；
14. 吉林省柳河县柳南乡人民政府，柳河 135323；
15. 吉林省柳河县孤山子镇人民政府，柳河 135312；
16. 吉林省柳河县凉水河子镇人民政府，柳河 135317；
17. 吉林省柳河县罗通山镇人民政府，柳河 135315；
18. 吉林省柳河县时家店乡人民政府，柳河 135314；
19. 吉林省柳河县姜家店朝鲜族乡人民政府，柳河 135316；
20. 吉林省农业科学院（中国农业科技东北创新中心），长春 130033；
21. 吉林财经大学，长春 130117；
22. 吉林省吉林蛙田农业发展有限公司，柳河 135316；
23. 吉林省柳河国信社稷尚品农业开发有限公司，柳河 135306；
24. 吉林省柳俐粮食有限公司，柳河 135119；
25. 吉林省柳河县姜家店朝鲜族乡四家子村，柳河 135316；
26. 吉林省柳河县姜家店丰田米业有限公司，柳河 135316；
27. 辽宁大学，沈阳 110036

摘 要：柳河县位于吉林省长白山西麓、龙岗山腹部，总面积3,348 km²，辖15个乡镇，3个街道，219个行政村。2023年全县常住人口25.19万，地区生产总值92.27亿元。依托新生代玄武岩风化形成的火山灰基质、天然矿泉灌溉、冷凉季风气候与高植被覆盖生态本底，孕育出营养丰富、安全洁净的火山灰基质稻米，是“柳河大米”国家地理标志证明商标的核心支撑。本文整编了柳河县区位、地貌、气象、水质、土壤、稻米品种特性、品质检测及社会经济数据，系统阐明作为永久基本农田、火山灰基质稻米营养品质与安全优势，构建生境保护、绿色生产、全链条管控、品牌运营与科技赋能协同的可持续发展模式。研究表明：柳河灌溉水源富含钙、镁，土壤有机质与矿质元素丰富，重金属远低于风险筛选值；稻米钙、镁、磷、硒等营养富集，铅、镉未检出或极低，营养与安全性显著优于普通稻米；通过生态红线管控、土壤保育、绿色种养、标准化生产、溯源观测与农文旅融合，实现了稀缺生境保护与产业提质增效统一。案例数据集涵盖案例区位置数据、自然地理数据、大米品种特性数据、经营管理数据、照片和图片。数据集存储为.shp、.tif、.xlsx、.docx和.jpg格式，由67个数据文件组成，数据量为79.3 MB(压缩为1个文件，39.8 MB)。

关键词：长白山；柳河县；大米；火山灰基质；地标生境；案例38

DOI: https://doi.org/10.3974/geodp.2026.03.11

CSTR: https://cstr.escience.org.cn/CSTR:20146.14.2026.03.11

数据可用性声明：本文关联实体数据集已在《全球变化数据仓储电子杂志（中英文）》出版，可获取：
https://doi.org/10.3974/geodb.2026.04.03.V1 或 https://cstr.escience.org.cn/CSTR:20146.11.2026.04.03.V1.

1 前言

在消费升级与乡村振兴战略深入推进的背景下，“优质地理标志产品”的保护与可持续发展也因此成为市场关注的焦点[1]。长白山作为我国重要的生态屏障与物种基因库，凭借其独特的地质地貌与气候条件孕育了众多具有鲜明地域特征的农产品，火山灰基质稻米便是其中的典型代表。柳河县地处长白山自然保护区龙岗山腹部，境内广泛分布着新生代火山活动形成的玄武岩地貌。历经风化作用，这些火山岩逐渐转化为富含矿物质的特殊土壤，加之长白山余脉天然山泉的灌溉，以及温带大陆性季风气候带来的充足光照与昼夜温差，使得水稻生长更加平稳，避免了秋后早衰的现象，共同赋予了柳河火山灰基质稻米独特品质（图1）。作为传统农业产区和永久基本农田，柳河县周边无大型工业污染源，森林覆盖率高达56.8%，保留了相对完整的生态系统，为火山灰基质稻米的天然生长提供了理想环境。

图1 柳河县大米

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然而，随着市场需求的不断攀升，火山灰基质稻米产业在发展过程中也面临着诸多挑战：如何在扩大种植规模的同时保护脆弱的火山灰生态系统，避免土壤退化与水源污染；如何通过标准化生产与品牌建设提升产品附加值，增强市场竞争力；如何建立科学的数据监测体系，为产业的可持续发展提供支撑等。

2 数据集元数据简介

《柳河大米永久基本农田地标生境案例数据集》[2]的名称、作者、地理区域、数据年代、数据集组成、数据出版与共享服务平台、数据共享政策等信息，见表1。

3 案例数据研发

3.1 案例区范围

本案例区范围为柳河县。柳河县地处41°54′N–42°35′N，125°17′E–126°35′E，位于吉林省东南部、通化市西北部，长白山向松辽平原过渡地带，距长白山260 km，总面积3,348 km²，2023年全县常住人口25.19万，辖15个乡镇，3个街道，219个行政村（图2）。

图2 柳河县地理位置及行政区划图

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3.2 地形地貌

柳河县位于长白山向松辽平原的过渡地带，地势整体表现为东南和西南部较高，东北部较低，呈现出从西南、东南向东北倾斜的格局。地貌由中低山地、火山熔岩台地以及河谷盆地等类型构成。经对案例区高程、坡度的分析得出，中低山地海拔多在400 m至1,000 m之间，最高峰海拔达1,293 m，主要分布在县域的中南部和东南部（图3）。熔岩台地占全县总面积的5%，主要分布在县境东南部，属于龙岗火山群的一部分，地表较为平坦，但边缘常有陡坡。河谷盆地占全县总面积的15%，主要分布在一统河、三统河、哈泥河、窝集河等河流沿岸，区域内小于7°的平缓地带集中分布，地势低平，地表径流平缓，水分涵养与排泄条件协调，利于火山灰土壤保水保肥，是火山灰基质稻米的核心种植区（图4）。

图3 柳河县高程分类图

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图4 柳河县地形坡度分类图

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3.3 土地利用与植被覆盖

作者选取landsat5、landsat9数据[1]对案例区归一化植被指数（NDVI）进行计算。柳河县土地利用和植被呈现出明显的空间特征：中低山地以林业为主，植被覆盖度显著增加，是重要的生态屏障；熔岩台地植被覆盖度增加，水热条件适宜发展特色农业（如水稻）；河谷盆地植被覆盖度相对稳定，以农业为主(图5，图6)。

图5 柳河县NDVI变化率图（2000–2025）

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图6 柳河县土地利用现状分析图（2024）

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3.4 气候条件

柳河县属温带大陆性季风气候，气候条件适配优质粳稻生长。夏季雨热同季，利于水

图7 柳河县气候特征变化统计分析图

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稻旺盛生长与干物质积累；秋季昼夜温差大，可促进光合产物向籽粒转运，促进淀粉与风味物质合成；冬季严寒积雪期长，虽无水稻生长，但能有效降低病虫越冬基数，减少农药依赖。根据柳河县气象局数据，1月均温–15.001 ℃，7月均温21.548 ℃；年降水量736.3 mm，集中于6–8月；全年日照2,560 h，水稻生育期日照1,160 h；≥10 ℃活动积温2,214–2,948 ℃，无霜期130–140 d（图7），无霜期相对较短的自然条件对早熟品种形成选择压力，使灌浆过程集中在光热最优时段，综合提升柳河大米的食味品质与安全性。

3.5 水环境条件

案例区水资源丰沛，有中型水库3座、小型水库97座，发源于长白山的大小河流60余条，水域面积7,600 hm²，年均水资源总量12.8亿m³。这种“丰沛水量-洁净水质-矿物补给-精准调控”的水文体系，不仅保障了水稻的生理需水，更促进了干物质积累形成，是柳河大米实现绿色、优质、富钙等独特品质的关键生态基础。

作者采集了水稻田及灌渠、晒水池的11个水样（图8），送交吉林省农业科学院（中国农业科技东北创新中心）农业质量标准与检测技术研究所进行检测。

图8 柳河县水样采样点空间分布图

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水质检测（表2）显示：pH为6.99–7.57，电导率为90.5–420 μS/cm，钙含量为5,844– 63,018 μg/L、镁含量为1,908–20,605 μg/L，矿质丰富且呈低盐中性至弱碱状态，从源头保障稻米安全与富矿营养形成。

在检测的11个水样中所有检测的有害物质含量均远低于国家《农田灌溉水质标准（GB 5084—2021）》[4]中规定的限值（表3）。

3.6 土壤环境条件

柳河具有独特的火山岩地貌，玄武岩浆沿地壳中的巨大裂隙上涌，形成了广阔的长白山玄武岩台地。本研究采集了案例区水稻种植集中区水稻田的9个土壤样本（图9），并由吉林省农业科学院（中国农业科技东北创新中心）对所采土样的微量元素含量进行检测。

图9 柳河县土壤采样点分布图

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土壤样本pH为5.36–6.26，有机质为11.7–34.3 g/kg，土壤中全钾为18,280–24,570 mg/kg，钙、镁、铁、锰丰富（表4），从生长促进机制来看，钙元素可强化水稻细胞壁结构，提升植株抗倒伏与抗病能力。土壤中丰富的钙元素使得柳河大米的钙含量明显超出普通大米水平，显著提升了稻米的营养价值。镁元素作为叶绿素核心组成成分，能有效提高光合效率。

9个土壤样本中，铬、镍、铜、锌、砷、镉、汞、铅均远低于GB 15618—2018[5]风险

筛选值。铜平均值为27.8 mg/kg、锌平均值为101.1 mg/kg、镉平均值为0.24 mg/kg，分别仅为筛选值的55.6%、50.5%、62.2%。通过表5检测结果数据可以表明该区域土壤环境质量优良，清洁无污染，为生产安全优质的火山灰基质稻米提供了根本保障。铬、镍极低的含量同样印证了水源在流经玄武岩地层时，并未溶解出过量重金属，反映了火山岩过滤系统的稳定性和安全性。

4 柳河大米产品特性数据

4.1 主栽品种特性

（1）五优稻4号

五优稻4号是粳型常规水稻品种，属晚熟粳稻，米粒晶莹、食味极佳，采用浅水勤灌与干湿交替灌溉，品质突出。生育期143 d，需≥10 ℃活动积温2,850 ℃左右，属中晚熟品种。株型紧凑，剑叶直立，株高122.1 cm，茎叶绿色，分蘖力强，公顷有效穗数409.5万穗。穗长19.5 cm，弯穗型，平均每穗粒数115.8粒，结实率78.4%。谷粒纺锤形，颖及颖尖黄色，稀有芒，千粒重27.7 g。在米质主要指标方面，糙米率84.7%，精米率72.7%，整精米率64.8%，粒长6.3 mm，长宽比2.7，垩白粒率46.0%，透明度1级，碱消值7.0级，胶稠度65 mm，直链淀粉含量16.6%，蛋白质7.30%[6]。

（2）中科发5号

中科发5号是粳型常规水稻品种，全生育期150.1 d，株高102.8 cm，穗长17.8 cm，每公顷有效穗数409.5万穗，每穗总粒数118.3粒，结实率79.9%，千粒重26.9 g。稻瘟病综合指数两年分别为2.0、2.4，穗颈瘟损失率最高级5级，中感稻瘟病。在米质主要指标方面，整精米率70.1%，垩白粒率6.0%，垩白度1.8%，直链淀粉含量16.1%，胶稠度70 mm，长宽比3.0。该品种获第五届全国优质稻粳稻组金奖[7]。

（3）吉宏6号

吉宏6号是禾本科稻属的中晚熟香型粳稻品种。该品种生育期约138 d，株高104 cm，穗长17.3 cm，千粒重24.0 g。抗病性表现为苗瘟和叶瘟中抗，穗瘟感病。在米质主要指标方面，糙米率82.6%，精米率74.3%，整精米率70.4%，粒长5.0 mm，长宽比1.7，垩白粒率13.0%，垩白度1.3%，透明度1级，碱消值6.7级，胶稠度88 mm，直链淀粉含量15.6%，蛋白质含量6.88%。

4.2 产品品质数据

本次大米共抽取2个品种。米样1（送检样本命名“吉通”）随机采集自姜家店乡家庭农场，品种为超级稻（包括吉宏6号等品种，因这类品种均为小粒品种，其性状较为相似，在收购与加工、销售过程中不予区分，统称超级稻）；米样2（送检样本命名“姜稻”）来源于姜家店朝鲜族自治乡四家子村家庭农场、蛙田米业及国信米业的混合样本，品种为五优4号（稻花香2号）。样本送黑龙江省农业科学院农产品质量安全研究所检测，检测结果见表6、表7。

5 社会经济发展和稻米产业经营管理

5.1 柳河县社会经济情况

2020–2023年柳河县人口持续外流，但经济发展水平稳步提升，农业综合生产能力不断增强（表8）。水稻产业作为柳河县传统优势特色产业，凭借优良的黑土资源与生态条件，持续发挥提质增效、水土涵养、丰富种植结构的重要作用，通过压缩低效种植规模、发展优质高端稻米，有效推动县域农业高质量发展。

5.2 稻米生产历史与传承

据史料记载，柳河种植水稻最早从唐初（公元7世纪初)开始。清光绪三十二年（1906年），开始修建水渠、引水灌溉，水田开始连片种植，此时出现了水利灌溉和水稻栽培技术。柳河稻米以米粒饱满、晶莹剔透、香醇绵甜、营养丰富、口味纯正而声名鹊起，享誉内外。至宋、元、明、清，柳河稻米始终是历朝贡米，与东北三宝（人参、貂皮、鹿茸角)并列，为皇室所用。中华人民共和国成立后，具备了举世无双的品质和食用价值的柳河稻米，又成为人民大会堂的国宴用米。

据《柳河县志》记载，1902年建县时，已开垦耕地约3,300 hm²。主要农作物有大豆、高粱、玉米、谷子、小麦、小豆，其次是水稻和梗子（旱稻)、大麦、稗子、荞麦、糜子、绿豆。建县初期，一部分朝鲜族迁居柳河，传入水稻栽培技术，开始种植水稻。

1949年新中国成立，水稻种植面积已达4,652 hm²，朝鲜族先民依托火山岩地貌形成独特种植传统。选耐贫瘠、口感佳的本土粳稻品种，以粪肥为主、化肥为辅滋养土地，遵循节气规律春分浸种、秋分收割，形成“看天种地、依时劳作”的农俗。灌溉上，利用火山岩裂隙水修建“明渠暗沟”系统，明渠引水、暗沟排水，遵循“分蘖期浅灌、孕穗期深灌、成熟期晒田”的口诀，实现“浅湿交替”。稻米加工食用保留“现磨现吃”习惯，石磨碾米保留营养，糙米熬粥、米浆制特色美食。秋收举办“新米节”，蒸煮新米、制作米糕，共庆丰收、敬畏农耕文化。传承方面，通过“老带新”延续技艺，企业将传统与现代科技结合，引入生物有机肥、智能监测设备。还建设展览馆、举办培训班，让火山灰基质稻米农耕文化焕发新生机。

5.3 稻米生产全流程质量管控

柳河县针对火山灰基质稻米构建了标准化种植与全流程质量管控体系，构建育秧、种植、灌溉、施肥、绿色防控、收获、加工、仓储、检测一体化管控体系，推行“六统一”模式，实现分品种单收单储、关键节点可追溯，确保品质稳定。

5.3.1 种子处理

浸种前将稻种摊薄5–7 cm，在弱光下晒2–3 d，每日翻动3–4次。采用杀菌剂浸种消毒，液面高出种子15 cm，浸种5–7 d，积温达100 ℃，每日搅拌2次，也可采用种衣剂包衣。催芽时堆厚不超过50 cm，温度控制28–30 ℃，每日翻动3–4次；80%种子破胸后，移至阴凉处降温备用。

5.3.2 播种

播种前15天扣棚，苗床浅翻5–10 cm并于播前1天浇足底水；床土过筛后调配至pH 4.5–5.5备用。于4月上中旬播种，采用平盘或钵体毯式育苗。机插盘每盘播芽籽100–120 g，手插盘60–80 g，钵盘育苗每钵4–6粒。

5.3.3 秧田管理

秧田管理分阶段精准调控：播种至出苗期，苗床缺水及时浇透，出苗超过60%揭除地膜，棚温控制在30℃以内；出苗至1.1叶期，棚温保持25℃–28℃，床土维持湿润；1.1叶至2.5叶期，棚温控制在25℃左右，晴天适度通风炼苗；2.5叶至移栽期，夜间最低气温高于10℃时加大通风，插秧前7–10天夜间不盖膜炼苗，同时落实“三带”措施，每平方米苗床施硫胺15–20 g，喷施噻虫嗪防治潜叶蝇，喷施枯草芽孢杆菌以促进返青与分蘖。

5.3.4 移栽

移栽于5月15日–25日进行，采用30 cm×(13–20 cm) 规格，每平方米17–25穴，移栽时做到不窝秧、不漏插、深浅一致。

5.3.5 本田管理

本田管理严格遵循重施基肥、分蘖肥减氮后移、穗肥与分蘖肥等量原则。基肥每公顷施腐熟农家肥20–40 m³，配施磷肥、钾肥及分区定量氮肥，盐碱地增施硫酸锌；6月中旬施分蘖肥，7月上中旬施穗肥并补施钾肥。灌溉执行分区差异化模式，移栽至分蘖期浅水护苗促蘖，分蘖末期适度晒田；幼穗分化至乳熟期浅湿间歇、低温深灌保胎；乳熟至收获前干湿交替、昼停夜灌，收获前一周断水，全程保障水稻稳健生长。

5.3.6 病虫草害防治

病虫草害防治遵循农业、物理、生物防治优先，科学辅助化学防治的原则，严格遵守农药使用规范。农业防治以换种、壮苗、合理密植与清洁田园为主；生物防治采用赤眼蜂、性诱剂、生物制剂等手段；物理防治利用杀虫灯诱杀害虫。化学防治针对性选用药剂防控稻瘟病、稻曲病、二化螟及田间杂草，确保安全间隔期与用药合规。

5.4 稻米产业发展

近年来柳河县大米品牌已发展到35个，涵盖“柳河大米”“蛙田”“社稷尚品”“大米姐”等。全县绿色认证产品达到19个，其中“柳河大米”获得中国地理标志证明商标。柳河火山灰基质稻米先后荣获中国名牌农产品、中国稻博会金奖大米、“吉林省名牌”产品等多项大奖，袁隆平院士为“柳河大米”题词并予以高度肯定。

在产业发展方面，柳河县通过“公司+农户”、标准化种植、生态化管理及科技合作等多种模式，有效提升了火山灰基质稻米的品牌价值与市场竞争力[9]。国信社稷尚品、蛙田米业等龙头企业通过引进先进加工设备、推动有机认证、拓展线上线下销售渠道，不仅提升了产品附加值，也带动了当地农户增收，实现了生态保护与经济发展的良性互动。

5.5 柳河大米生态环境溯源

为了更好地对水稻生长环境及过程进行追溯，建设了水稻生境地面监测站。该观测站是一款低功耗物联网感知系统，功能包括实时可见景观、空气温度、空气湿度、空气质量、风速、风向等10种定位观测参数的自动识别和记录（图10）。

图10 案例区地标生境地面站影像及二维码

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6 结论

案例研究证实，柳河县火山岩台地的土壤由玄武岩风化而成，富含钾、钙、镁、磷等多种矿物质及微量元素，能够为水稻生长提供持续稳定的营养支撑，从源头奠定了火山灰基质稻米高产优质的土壤基础。与此同时，灌溉水源源自长白山天然泉水，经火山岩层自然过滤后，水质洁净澄澈、富含矿物质，各项指标均优于国家农田灌溉水质标准，从根本上保障了稻米生长环境的纯净与安全，进一步凸显了柳河大米的天然优势。

柳河县始终以生态保护为发展底线，通过生境精准管控、绿色生态种养、全流程标准化生产、品牌化运营、科技溯源管控与稻米文化传承，构建起完整的可持续发展体系，实现了生态效益、经济效益与社会效益的有机统一。研究表明，火山灰基质是柳河稻米高营养、高安全的核心禀赋；严格的生境保护是稻米产业可持续发展的根本前提；标准化生产、品牌化运营、数字化管控则是提升产品价值的关键路径。

柳河稻米产业发展模式，充分践行“绿水青山就是金山银山”的发展理念，不仅推动了当地地理标志产品提质增效，更为长白山地区乃至全国火山岩区域特色农产品的保护与利用、地理标志产品的高质量发展，以及乡村振兴战略的落地实施，提供了可复制、可推广的典型范例。

作者分工：赵玲总体设计，调研、采样、整理数据，撰写论文；岳宇轩总体指导；时羽水稻种植指导；孟祥君生态环境分析指导；张琼提供柳河大米生产管理分析指导、联系农户；高家玉制作空间图；卫嘉欣采集、处理样本；顾小辉、董继伟、陶嫄负责协调调研；唐端午、李彬负责调研、采样、收集数据；秦志爽、赵子政负责视频制作；其余作者参与收集数据；所有作者均参与了论文讨论。

致谢：感谢中国科学院地理科学与资源研究所王振波研究员、刘闯研究员、宋献方研究员、付晶莹研究员在本案例立项和研发过程中给予的指导和帮助！

利益冲突声明：本研究不存在研究者以及与公开研究成果有关的利益冲突。

参考文献

• [1] 付晶莹, 都兴林, 郑青松等. 磐石兰家村大米永久基本农田生态环境保护与可持续发展案例研究[J]. 全球变化数据学报, 2021, 5(3): 275–289. https://doi.org/10.3974/geodp.2021.03.06. https://cstr.escience. org.cn/CSTR:20146.14.2021.03.06.
• [2] 赵玲, 高家玉, 卫嘉欣等. 柳河大米永久基本农田地标生境案例数据集 [J/DB/OL]. 全球变化数据仓储电子杂志, 2026. https://doi.org/10.3974/geodb.2026.04.03.V1. https://cstr.escience.org.cn/CSTR:20146. 11.2026.04.03.V1.
• [3] 全球变化科学研究数据出版系统. 全球变化科学研究数据共享政策[OL]. https://doi.org/10.3974/ dp.policy.2014.05(2017年更新).
• [4] 生态环境部, 国家市场监督管理总局. 农田灌溉水质标准 (GB 5084—2021)[S]. 北京: 中国环境出版集团, 2021.
• [5] 生态环境部, 国家市场监督管理总局. 土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准（试行）（GB 15618—2018）[S]. 北京：中国环境出版集团, 2018.
• [6] 陈艳. 吉林省新审定的水稻品种[J]. 农村科学实验, 2014(1): 8–13.
• [7] 汤百高, 陈代兵, 罗澎等. 国审籼型三系杂交稻荃优华占的多地种植表现及高产栽培技术[J]. 农业科技通讯, 2020(12): 243–245.
• [8] 中华人民共和国国家卫生健康委员会, 国家市场监督管理总局. 食品安全国家标准 食品中污染物限量(GB 2762—2022) [S]. 北京: 中国标准出版社, 2022.
• [9] 吉林省柳河县: 做精一业 带富一方 优质粮食工程让柳河大米流金生银[J]. 中国粮食经济, 2020(10): 24–25.