DOI: 10.12357/cjea.20220823
徐长春, 刘婕, 熊炜. “十三五”国家重点研发计划农田有毒有害化学/生物污染研究方向立项实施情况与成果产出分析[J].
中国生态农业学报 (中英文), 2022, 30(12): 1985?1992
XU C C, LIU J, XIONG W. Funding, implementation and outcomes research projects in farmland chemical and biological pollution
of the National Key Research and Development Program of China in the 13th Five-Year Plan period[J]. Chinese Journal of Eco-Agri-
culture, 2022, 30(12): 1985?1992
“十三五”国家重点研发计划农田有毒有害化学/生物
污染研究方向立项实施情况与成果产出分析
徐长春1, 刘 婕2, 熊 炜1
(1. 农业农村部科技发展中心 北京 100176; 2. 华南农业大学 广州 510642)
摘 要: 农田有毒有害化学/生物污染是国内外农业生态环境研究领域的新兴方向。本文结合国家重点研发计划组
织管理工作, 对“十三五”期间“农业面源和重金属污染农田综合防治与修复技术研发”重点专项中农田有毒有害化学/
生物污染研究方向项目的申请受理、评审、立项实施等情况进行了回顾梳理, 分析了成果产出并对标志性成果进
行介绍, 为未来我国农田有机和生物污染研究工作和相关科技计划规划布局提供参考借鉴。
关键词: 农田土壤; 化学/生物污染; 立项实施; 成果产出; 国家重点研发计划
中图分类号: X592开放科学码(资源服务)标识码(OSID):
Funding, implementation and outcomes research projects in farmland chemical
and biological pollution of the National Key Research and Development Pro-
gram of China in the 13th Five-Year Plan period
XU Changchun1, LIU Jie2, XIONG Wei1
(1. Science and Technology Development Center, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Beijing 100176, China; 2. South China
Agricultural University, Guangzhou 510642, China)
Abstract: Chemical and biological pollution in farmland is a new area for agricultural ecology and environmental research both in
China and abroad. Based on project management work, the authors summarized application submission, peer review, and grant fund-
ing processes; analyzed research outcomes; and briefly introduced major research results concerning the two research projects in the
chemically and biologically polluted farmland funded by the National Key Research and Development Program of China in the 13th
Five-Year Plan period. Through funding and implementation of the projects, a number of achievements have been made in basic re-
search, technical development, and application. With this paper, we aim to provide references for related academics and policy makers
and boost future research in the area of farmland chemical and biological pollution.
Keywords: Farmland soil; Chemical and biological pollution; Project approval and implementation; Research outcomes; National
Key R&D Program of China
长期以来, 我国面临人口众多与耕地等资源紧
缺之间的矛盾, 农业生产过程中使用大量化学投入
品, 导致农田土壤中有毒有害物质富集, 造成农业面
源污染, 已成为制约我国农业绿色发展的突出环境
徐长春, 主要从事国家科技计划项目管理工作与科技政策、生态经济研究。E-mail: xuchangchun@agri.gov.cn
收稿日期: 2022-10-17 接受日期: 2022-10-27
Corresponding author, XU Changchun, E-mail: xuchangchun@agri.gov.cn
Received Oct. 17, 2022; accepted Oct. 27, 2022
中国生态农业学报 (中英文) ?2022年12月 ?第?30?卷 ?第?12?期
Chinese?Journal?of?Eco-Agriculture,?Dec.?2022,?30(12):?1985?1992
http://www.ecoagri.ac.cn
问题[1]。目前我国农田有毒有害化学/生物污染物主
要包括农药、抗生素、激素、酞酸酯、病原微生物
5大类物质, 主要来源于农药、农膜等大量不合理使
用、畜禽废弃物排放与还田利用以及污水灌溉等,
对生态系统健康与农产品质量安全构成威胁[2-3]。由
于各类污染物在输入途径、环境特性、环境风险等
方面存在差异, 有必要探明污染及防控机制并开展
多种修复技术的集成应用。
“十三五”国家重点研发计划“农业面源和重金属
污染农田综合防治与修复技术研发”重点专项(简称
“农业面源专项”)对农田有毒有害化学/生物污染的
基础研究和技术研发进行了资助, 立项实施了“农田
有毒有害化学/生物污染与防控机制研究”项目和“农
田有毒有害化学/生物污染防控技术与产品研发”项
目, 分别由浙江大学和中国农业科学院植物保护研
究所牵头承担。本文回顾了项目申报受理、评审、
立项实施、综合绩效评价等情况, 分析了项目成果
产出、实施成效并对标志性成果进行概述, 以期为
未来我国农田有毒有害化学/生物污染研究与防治工
作提供参考。
1 项目申报受理、立项评审与资助情况
1.1 项目申报受理与评审情况
2016年3月, “十三五”农业面源专项2016年度
申报通知和指南面向社会发布, 涉及“农田有毒有害
化学/生物污染与防控机制研究”在内的12个任务方
向[4]。“农田有毒有害化学/生物污染与防控机制研究”
任务方向共有3份项目预申报书在国家科技管理信
息系统上提交。3份预申报书均通过形式审查, 进入
正式申报环节。经过视频答辩评审, 浙江大学牵头
申报的项目团队获得立项资助, 实施周期为2016年
至2020年。
2016年10月, “十三五”农业面源专项2017年度
申报通知和指南面向社会发布, 涉及“农田有毒有害
化学/生物污染防控技术与产品研发”在内的15个任
务方向[4]。“农田有毒有害化学/生物污染防控技术与
产品研发”共有5份项目预申报书在国家科技管理信
息系统上提交。专业机构按规定组织开展了预申报
形式审查、首轮网络评审、正式申报形式审查等工
作。经过视频答辩评审, 中国农业科学院植物保护
研 究 所 牵 头 申 报 团 队 获 得 立 项 资 助, 实 施 周 期 为
2017年至2020年。
1.2 项目任务部署及经费资助情况
在完成合规性审核、立项公示、立项通知发布
等环节后, 专业机构与项目牵头单位签署了项目任
务书, 项目牵头单位与课题承担单位签订课题任务
书, 明确了项目目标及考核指标、主要研究内容、
研究方法及技术路线、项目任务(课题)分解及承担
单位(表1)、项目各任务(课题)内容、项目年度计
划、项目参加人员等方面内容。2个项目之间形成
了“基础研究 ?技术产品研发”之间的有效衔接。
1.2.1 农田有毒有害化学/生物污染与防控机制研究
该基础研究类项目以阻控污染和重建健康土壤
为核心, 以解析高强度利用和人为干预下农田有毒
有害化学/生物污染的形成过程和影响因素为突破
口, 以我国东北、黄淮海、长江中下游、南方等农
业 主 产 区 水 稻 (Oryza sativa)、 小 麦 (Triticum aes-
tivum)、玉米(Zea mays)、大豆(Glycine max)、蔬菜
等种植制度下黑土、潮土、水稻土、红壤等典型农
田系统为主要研究对象, 围绕污染“源解析 ?过程 ?
机制 ?效应 ?调控”的研究主线, 研究农田系统中典
型农药、抗生素、酞酸酯、激素、病原微生物等污
染特征、环境因子及影响机制, 解析农业投入品中
有毒有害化学/生物污染来源; 研究农田土壤有毒有
害化学污染物的结合残留机理与迁移转化规律; 研
究土壤病原微生物存活、生物膜形成特征与传播途
径, 抗性基因增殖与扩散机理; 研究有毒有害化学/生
物污染物对农田系统影响途径、效应及机制; 提出
农田有毒有害化学/生物污染的防控措施。项目下
设7个课题, 共16个单位参与, 参加人数114人, 中
央财政经费2717.00万元。
1.2.2 农田有毒有害化学/生物污染防控技术与产品
研发
该技术研发类项目聚焦我国主要农业区域典型
农药、抗生素、酞酸酯、激素等化学污染和产毒病
原菌等生物污染, 以“源头控制 ?农田过程调控 ?污
染削减”为主线, 重点开展我国农田有毒有害化学品
的优先控制名录及风险表征研究, 提出典型农田有
毒有害化学污染物分类、分区、分级的源头管控策
略; 突破高密度降解菌发酵及产品制剂化等核心技
术限制, 解决菌剂田间施用效果的关键控制因素; 研
发农业废弃物无害化热解技术及其环境友好的功能
炭化产品; 开发污染物有效传递、催化降解活性中
心等关键过程化学调控技术; 研发农田生物污染绿
色防控技术及产品; 通过单项技术的优化组合及安
全性评价, 形成东北、黄淮海、长三角、珠三角等
不同污染地区、不同土壤类型的农药污染综合调控
防治技术体系, 构建污染源头有效管控、污染农田
1986 中国生态农业学 报 (中英文 )?2022 第 30 卷
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过程治理和综合防控的全过程调控修复模式。项目
下设5个课题, 共23个单位参与, 参加人数62人, 中
央财政经费1727万元, 配套经费250万元。
1.3 研究队伍分析
农田有毒有害化学/生物污染研究方向具有鲜明
的多学科交叉性, 需要集中各学科优势研究力量。
国家重点研发计划组团申报的模式, 有利于项目团
队打破原有的小圈子, 实现跨部门、跨地域优势
互补。
1.3.1 项目承担单位分析
来自农业农村部、教育部、生态保护部、中国
科学院等系统以及各地方的科研单位、高校、企业
积极牵头或参与项目申报。立项项目团队中, 共汇
聚了国内农田有毒有害化学/生物污染研究应用领域
的32家优势单位, 项目牵头单位和参与单位来自12
个省市, 涵盖东北、黄淮海、长三角、珠三角等典
型生态区, 其中, 北京所在单位最多(10家), 其次为
江苏、辽宁(均为5家), 还涉及广东、湖南、天津、
山东、上海、四川、浙江、湖北、黑龙江等地。从
不同单位类型占比来看, 中央级科研院所(34.38%)>
教育部直属高校(25.00%)>地方科研单位、地方高
校(均为15.63%)>企业及其他(9.38%)。
1.3.2 基础条件分析
各单位曾承担公益行业科研专项、863计划、
973计划、国家自然科学基金等相关领域项目(课
题), 在土壤有机和生物污染物的环境行为与毒理效
应、区域典型污染修复与控制等方面积累了较为丰
富的研究经验, 并与国外科研机构和学术组织具有
表 1 项目任务(课题)分解及承担单位
Table 1 Breakdown of research missions and leading institutions
项目名称
Project name
课题名称
Mission name
课题承担单位
Leading institution
农田有毒有害化学 /生物污染
与防控机制研究
Research on farmland
chemical and biological
pollution and control
mechanisms
农业主产区有毒有害化学 /生物污染物的农田污染特征与源解析
Characteristics and resources of farmland chemical and biological pollution in
the major agricultural areas
农业农村部环境保护科研监测所
Agro-Environmental Protection Institute,
Ministry of Agriculture and Rural Affairs
旱地典型农药污染多界面转化与驱动机制
Multiple interface conversion and driving mechanism of typical pesticide
pollution in dryland
中国环境科学研究院
Chinese Research Academy of Environmental
Sciences
稻田典型农药多界面迁移规律及生源要素耦合的生物转化机制
Biological transformation mechanism of typical pesticides migration at
multiple interfaces and under source factors coupling in paddy fields
南京农业大学
Nanjing Agricultural University
设施菜地酞酸酯和激素的多界面迁移转化机制与效应
Mitigation and transformation mechanism at multiple interfaces of phthalates
and hormones from protected vegetable production and relative effects
中国科学院南京土壤研究所
Institute of Soil Science, Chinese Academy of
Sciences
农田抗生素污染及抗性基因增殖扩散机制
Farmland antibiotic pollution and proliferation and transmission mechanism of
resistance gene
中国科学院城市环境研究所
Institute of Urban Environment, Chinese
Academy of Sciences
农田病原微生物污染及其存活与传播机制
Farmland pathogenic microorganism pollution and its survival and
transmission mechanisms
华中农业大学
Huazhong Agricultural University
农业主产区农田有毒有害化学 /生物污染削减原理与防控措施
Theory on reduction of poisonous and hazardous farmland chemical and
biological pollution in major agricultural producing areas and relative
prevention and control measures
浙江大学
Zhejiang University
农田有毒有害化学 /生物污染
防控技术与产品研发
Research and development on
prevention-control technology
of farmland chemical and
biological pollution and
relative products
农田有毒有害化学污染源头防控技术研究
Research on prevention-control technology of poisonous and hazardous
farmland chemical pollution at the source
生态环境部固体废物与化学品管理技术
中心
Solid Waste and Chemicals Management
Technology Center, Ministry of Ecology and
Environment
有毒有害化学品生物降解关键技术与产品研发
Research and development on key technology and products for biodegradation
of poisonous and hazardous chemicals
中国科学院沈阳应用生态研究所
Institute of Applied Ecology, Chinese
Academy of Sciences
农田典型农药污染的综合调控防治技术及产品研发
Research and development on comprehensive regulation and control
technology and relative products of typical pesticide pollution in cropland
中国农业科学院植物保护研究所
Institute of Plant Protection, Chinese Academy
of Agricultural Sciences
农田酞酸酯 、 抗生素和激素等污染的综合调控防治技术与产品研发
Research and development on comprehensive regulation and control
technology and relative products of phthalates, antibiotics, hormones and other
farmland pollutants
农业农村部环境保护科研监测所
Agro-Environmental Protection Institute,
Ministry of Agriculture and Rural Affairs
有毒有害生物源头防控 、 失活及绿色防控技术与产品研发
Research and development on technology and relative products for green
prevention and control at the source and inactivation of poisonous and
hazardous biological pollutants
生态环境部南京环境科学研究所
Nanjing Institute of Environmental Sciences,
Ministry of Ecology and Environment
第 12 期 徐长春等 : “十三五 ”国家重点研发计划农田有毒有害化学 /生物污染研究方向立项实施情况与成果产出分析 1987
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长期合作关系。各单位拥有国家农业生物安全科学
中心、土壤与农业可持续发展国家重点实验室、农
田土壤污染防控与修复技术国家工程实验室、农业
部产地环境质量重点实验室, 以及国家野外科学观
测研究站、农业部野外长期定位试验站等相关领域
国家级、省部级科研平台, 为项目顺利实施奠定了
坚实的平台基础和研究条件。
1.3.3 人员构成分析
研究团队主要成员是活跃在科研第一线、富于
创新的中青年学者, 团队成员的研究方向优势互补、
强强联合, 涉及土壤学、应用化学、环境工程、环
境科学、农药学、微生物学、生态学等10余个专
业领域。项目负责人、课题负责人、项目骨干、其
他研究人员4大类人员共计176人, 其中高级职称占
比38.07%, 具有博士学位的占比42.61%。人员年龄
结构呈现年轻化、梯度化的特点, 来自浙江大学、
中国农业科学院植物保护研究所的2位项目主持人
立项当年分别为37岁、39岁, 是“十三五”农业面源
专项35个项目最年轻的项目主持人; 课题负责人平
均年龄42.7岁, 项目骨干平均年龄38.8岁。
2 项目成果产出情况
经过近5年的实施, 项目团队完成了指南和任务
书中规定的目标与研究任务, 2个项目于2022年均
通过了综合绩效评价, 其中1个项目为优秀等次。
项目团队突破了污染特征、环境因子及影响机制等
关键理论, 研发了污染防控技术产品并开展示范应
用, 取得了一系列论文、专利、标准等成果产出, 为
我国农田有毒有害化学/生物污染防控提供了理论依
据和技术支撑。
2.1 论文、专利、标准等产出情况
实施周期内, 项目团队在Nature Microbiology、
The ISME Journal、Soil Biology & Biochemistry、En-
vironmental Science & Technology、Journal of Hazard-
ous Materials、 《环境科学》等土壤学、生态学、环
境科学等专业领域国内外知名期刊发表论文239篇,
其 中SCI论 文185篇 、 核 心 期 刊 论 文54篇; 出 版
《土壤有机/生物污染与防控》等专著4部; 申请国
家发明专利48项, 获得授权专利32项; 制定发布国
家标准5项, 行业或地方标准14项。部分代表性论
文专著、专利、标准见表2-4。取得新理论、新原
理13项, 新技术、新工艺、新方法23项, 新产品、
新装置25项, 软件著作权18项, 转让成果10项, 获
得省部级科技奖励7项, 培养研究生159人, 技术产
品的示范推广面积1047 hm2。
2.2 项目实施成效及贡献
通过项目实施, 系统建立了农药等五大类农田
典型污染物的检测与评估方法, 阐明了土壤有毒有
害化学/生物污染的形成与削减机制, 形成了一系列
污染阻控及强化修复产品和关键技术, 显著提升了
表 2 代表性论文/专著10篇(部)
Table 2 List of 10 representative articles or books
类别
Category
标题
Title
期刊或出版社
Journal or press
出版信息
Publication information
专著
Book
土壤有机 /生物污染与防控
Prevention and Control of Soil Organic/Biological Pollution
北京 : 科学出版社
Beijing: Science Press
2020. 12; ISBN:
978-7-03-067141-7
论文
Article
Continental-scale pollution of estuaries with antibiotic resistance genes Nature Microbiology 2017, 2(4): 1?7
Modeling microbial communities from atrazine contaminated soils
promotes the development of biostimulation solution
The ISME Journal 2019, 13(2): 494?508
The initial inoculation ratio regulates bacterial coculture interactions and
metabolic capacity
The ISME Journal 2021, 15(1): 29?40
Improved synergistic dechlorination of PCP in flooded soil microcosms
with supplementary electron donors, as revealed by strengthened
connections of functional microbial interactome
Soil Biology & Biochemistry 2019, 136: 107515
Long-term plastic greenhouse cultivation changes soil microbial
community structures: a case study
Journal of Agricultural
and Food Chemistry
2018, 66(34): 8941?8948
磺胺甲噁唑污染土壤中微生物群落结构与抗生素抗性基因的分布特征
Microbial community structure and the distribution of antibiotic resistance
genes in soil contaminated by sulfamethoxazole
环境科学
Environmental Science
2019, 40 (10): 4678?4684
土壤微生物电化学系统降解四环素的机理
Mechanism of tetracycline degradation by soil microbial electrochemical
systems
中国环境科学
China Environmental Science
2021, 41(2): 778?786
农田土壤中的农药残留对农产品安全的影响研究进展
Research progress in the impact of pesticide residues in farmland soil on
agricultural product safety
植物保护
Plant Protection
2020, 46(2): 6?11
间歇灌溉对稻田毒死蜱迁移转化特征的影响
Effects of intermittent irrigation on reactive transport
behavior of chlorpyrifos in paddy field
农业工程学报
Transactions of the Chinese Society of
Agricultural Engineering
2020, 36(1): 214?220
1988 中国生态农业学 报 (中英文 )?2022 第 30 卷
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我国农田有毒有害化学/生物污染方向的研发水平和
国际影响力。
在基础研究方面, 开创了农田化学/生物污染源
解析 ?过程 ?机制 ?效应 ?调控的全链条研究模
式, 形成了适用于分类指导不同农业主产区重点种
植制度的化学/生物污染因子监测与评估指标体系,
构建了人为干预、强化结合、农艺调控的区域农田
有机污染强化削减与生物污染风险综合防控理论、
方法体系, 全面摸清了典型、新型化学/生物污染风
险与防控重点, 推动了区域尺度上生态效应与农田
持续生产力的协同增进, 为“十四五”全面推进农田化
学/生物污染调查及风险防控的工作提供了科学理论
表 3 代表性专利10项
Table 3 List of 10 representative patents
专利名称 Patent title 授权专利号 Authorized patent No.
一种放射性同位素碳 -14标记的杀虫剂毒死蜱及其合成方法
A radioisotope carbon-14 labeled insecticide chlorpyrifos and its synthesis method
ZL201810024663.5
土壤细菌高通量绝对定量方法
High throughput absolute quantification of soil bacteria
ZL201710296291.7
一种环境中微生物群落结构的绝对丰度测定方法
A method for determining the absolute abundance of microbial community structure in the environment
ZL201710443973.6
电化学耦合厌氧生物地球化学微宇宙试验装置及使用方法
Electrochemistry coupling anaerobic biogeochemistry microcosmic test apparatus and application method
ZL201910550106.1
零价铁还原联合土著微生物修复有机氯污染土壤的方法
Zero valent iron reduction combined with indigenous microbial remediation of organochlorine contaminated soil
ZL2019106160721
一种原位修复农田有机污染土壤的控污增效方法
A pollution control and efficiency enhancing method for in-situ remediation of organic contaminated soil in farmland
ZL201811083008.3
一株能降解四环素的常州鞘氨醇杆菌及其应用
A Sphingosinobacterium changzhou strain capable of tetracycline degradation and its application
ZL201910993289.4
异菌脲降解菌 、 降解酶 IpaH 与其编码基因 ipaH及其应用
Isobiurea-degrading bacteria, degrading enzyme IpaH and its coding gene ipaH and their application
ZL201710969473.6
一种土壤微生物电化学修复装置及修复方法和应用
A soil microbial electrochemical remediation device, its remediation method and its application
ZL201911154414.9
降解异丙甲草胺的草酸青霉及其应用
Degradation of metolachlor by Penicillium oxalicum and its application
ZL201810762390.4
表 4 代表性标准10项
Table 4 List of 10 representative standards
类型
Category
标准号
Standard No.
标准名称
Standard title
实施时间 (年 -月 -日 )
Implementing date
(year-month-day)
国家标准
National
standard
GB 23200.111—2018 植物源性食品中唑嘧磺草胺残留量的测定液相色谱 -质谱连用法
Determination of flumetsulamin foods of plant origin liquid chromatography tandem mass
spectrometry
2018-12-24
GB 5084—2021 农田灌溉水质标准
Standard for irrigation water quality
2021-07-01
GB/T 32951—2016 有机肥料中土霉素 、 四环素 、 金霉素与强力霉素的含量测定高效液相色谱法
Determination of oxytetracyline, tetracyline, chlortetracycline and doxycycline content for
organic fertilizers HPLC method
2017-03-01
GB/T 39234—2020 土壤中邻苯二甲酸酯测定气相色谱 -质谱法
Determination of phthalate esters in soil: Gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS)
2021-06-01
GB/T 40462—2021 有机肥料中 19种兽药残留量的测定液相色谱串联质谱法
Determination of 19 veterinary medicines in organic fertilizers: Liquid chromatography-
tandem mass spectrometry
2022-03-01
行业标准
Industry
standard
NY/T 3149—2017 化学农药 旱田田间消散试验准则
Chemical pesticide: Guideline for terrestrial field dissipation/degradation
2018-06-01
NY/T 3152.1—2017
NY/T 3152.2—2017
NY/T 3152.3—2017
NY/T 3152.4—2017
NY/T 3152.5—2017
NY/T 3152.6—2017
微生物农药 环境风险评价试验准则 (第 1至 6部分 )
Risk assessment test guidelines for microbial pesticide (Part 1-6)
2018-06-01
NY/T 3276—2018 化学农药 水体田间消散试验准则
Chemical pesticide: Guideline for aquatic field dissipation test
2018-12-01
NY/T 3278.1—2018
NY/T 3278.2—2018
NY/T 3278.3—2018
微生物农药 环境增殖试验准则 (第 1至 3部分 )
Environmental reproduction test guidelines for microbial pesticides (Part 1-3)
2018-126-01
团体标准
Group standard
T/TJSES 001—2021 典型大田作物和设施蔬菜土壤有机 /生物污染因子监测与评估指标体系
Indicator system for monitoring and evaluating organic/biological pollution factors in soil of
typical field crops and greenhouse vegetables
2021-06-30
第 12 期 徐长春等 : “十三五 ”国家重点研发计划农田有毒有害化学 /生物污染研究方向立项实施情况与成果产出分析 1989
http://www.ecoagri.ac.cn
基础。推动了我国有机污染研究水平从“跟跑者”向
“并行者”、生物污染研究水平从“并行者”向“领跑者”
的转变。
在技术研发方面, 重点突破了农田有毒有害化
学/生物污染防控的技术瓶颈, 使源头防控更有针对
性, 污染过程控制更精准和易行; 发展的生物、物理、
化学防控方法推动了农药与环境交叉学科建设; 研
发的污染防控技术与产品在项目实施区和验证区内,
污染物残留率降低30%以上, 生产农产品质量符合
食品安全国家标准。通过项目立项实施, 将有毒有
害化学/生物污染正式列为面源污染防控领域的重要
研究资助方向, 显著提升了我国农田有毒有害污染
防控的研究与应用水平。部分技术产品在农业面源
专项示范类项目中推广应用, 为农业面源专项“十三
五”总体目标实现以及我国农业面源污染防控工作
提供了有力的技术支撑。
3 标志性成果概述
3.1 农田有毒有害化学/生物污染形成与削减机制
瞄准现有农田有毒有害生物/化学污染形成机制
不清、污染削减策略不足的问题, 突破了有机污染
溯源、抗性基因扩散、病原微生物传播、生源要素
耦合的农药还原转化等关键科学问题。针对农田土
壤中农药结合残留污染, 提出了基于14C溯源结合残
留的残药危害原理, 阐明农药降解菌降低且促进结
合残留削减的机制; 针对有机氯农药污染, 围绕外源
电子供体/受体/穿梭体对土壤生源要素及有机氯农
药还原转化过程中电子传递的调控作用, 明确了有
机氯农药对稻田微生物种群及关键功能菌定向演变
的诱导效应, 揭示了多过程关联的有机氯削减胞外
电子传递耦合机制, 提出了耦合生源要素循环的稻
田有机氯农药污染强化削减的调控技术; 针对抗性
基因污染, 厘清了土壤细菌与噬菌体间抗生素抗性
基因的水平转移机制, 量化了抗性基因的扩散潜力;
针对病原菌污染, 揭示了土壤颗粒表面病原菌生物
膜代谢规律及调控机制, 提出了利用土壤生物膜技
术阻控病原菌传播的新策略, 提升了我国农田化学/
生物污染防控研究的国际竞争力。相关研究成果发
表 在Environmental Science & Technology、Soil Bio-
logy & Biochemistry、The ISME Journal等学术期刊
上, 出版专著《土壤有机/生物污染与防控》。
3.2 农田有毒有害化学/生物污染物检测方法和评
估指标体系
针对我国农田有毒有害化学/生物污染种类复杂、
来源不明确的现状, 以农药、抗生素、酞酸酯、激
素、病原微生物等五大类污染物为研究对象, 在标
准物自主合成、抗性基因高通量检测、土壤酞酸酯
检测及风险管控、植物病原菌原位监测等方面取得
了重要进展。突破了高比活度同位素标记化合物合
成中的技术瓶颈, 自主合成了高比活度14C-毒死蜱和
14C-吡虫啉, 解决了原药依赖进口的“卡脖子”问题;
开 发 了 针 对 69个 人 类 病 原 菌 和 24个 动 物 粪 便
Marker基因的高通量同步定量检测技术与粪便污染
溯源方法, 建成了粪肥施用农田生态系统抗生素抗
性基因数据库, 首次定义粪肥施用农田抗性基因丰
度基线值[1.62×109拷贝数?g?1(土壤)]; 开发了土壤中
残留酞酸酯、肥料中残留抗生素检测国家标准方法;
构建了病原微生物观测系统与表征技术, 开发了微
流控芯片-质谱联用技术, 实现原位实时可视化监测;
初步建立典型种植制度农田化学/生物污染因子监测
与评估指标体系, 为开展我国农田有毒有害化学/生
物污染监控提供了方法和标准支撑。相关研究成果
发表在Nature Microbiology、Environmental Science &
Technology、Science of the Total Environment等学术
期刊上, 制定发布国家标准5项, 获得授权国家发明
专利6项。
3.3 农田有毒有害化学污染源头防控技术
针对农田有毒有害化学污染源头甄别及防控技
术缺乏的现状, 重点开展我国农田有毒有害化学品
的优先控制名录及风险表征研究, 提出农田有毒有
害物质优先控制名录, 显著提升了农田化学污染源
头防控的针对性和可行性。以我国不同区域、不同
农业主产区为调查对象, 以危害属性为筛查指标, 结
合污染物特征、种植区域、种植模式等情况确定暴
露指标, 采用“直通车”法和多种风险筛选手段, 构建
了农田有毒有害物质优先控制名录筛选技术, 建立
了涕灭威、马拉硫磷、西玛津等19种农田有毒有
害化学污染物优先控制名录, 制定了农田酞酸酯及
农药类污染物环境限制值(PNEC值), 综合提出典型
农田有毒有害化学污染物分类、分区、分级的源头
管控策略。相关研究成果发表在Food Chemistry、
Journal of Agricultural & Food Chemistry、《环境化学》
《生态毒理学报》等学术期刊上。该成果提出的需
要优先控制的邻苯二甲酸二丁酯等3种酞酸酯类污
染物被纳入《优先控制化学品名录(第二批)(征求意
见稿)》。
3.4 农田有毒有害化学污染生物降解技术及产品
基于农田化学污染生物降解原理, 在污染物代
1990 中国生态农业学 报 (中英文 )?2022 第 30 卷
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谢模型构建、农药降/抗生物解菌筛选及菌剂制备、
微生物电化学降解技术与装备研发等方面取得突破。
构建了阿特拉津降解多菌株代谢模型, 提出人工设
计与合成农药污染最佳降解菌群新思路; 筛选获得
了一批磺酰脲类、取代脲类等典型农药及四环素、
土霉素等抗生素高效降解菌(酶), 攻克了生物炭固定
化复合污染降解菌颗粒产品化技术, 创新高效降解
菌高密度发酵技术及生产工艺, 研发了典型农药/抗
生素污染降解菌(酶)制剂8种, 建成炭基复合微生
物肥料生产线1条; 开发了土壤微生物自产电流的
原位刺激降解抗生素装置, 构建了抗生素厌氧降解
同步资源化技术, 显著提升了土壤农药、抗生素等
化学污染的生物降解效果, 为保障农产品安全、提
高农田生态环境质量提供技术和产品支撑。相关研
究成果发表在The ISME Journal、Journal of Hazard-
ous Materials、《中国环境科学》等学术期刊上, 获
得授权国家发明专利6项。
3.5 农田有毒有害生物污染定向控阻和强化修复
技术
着眼于病原菌等农田生物污染控阻和修复的技
术瓶颈, 在病原菌拮抗产品研发、农田病原菌源头
防控、粪肥绿色施用技术等方面进展显著。研制了
病原镰刀菌属尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)、禾
谷镰刀菌(Fusarium graminearum)等多种专属型菌株
的拮抗菌剂10个, 其中“姜兀忧” “茄果兀忧”等产毒
素病原菌拮抗菌剂产品实现规模化生产; 建立了基
于新型植物源土壤熏蒸剂异硫氰酸烯丙酯的农田病
原菌源头防控产品及配套施用技术, 形成以“微生物
群落调控-土壤生态调理”为核心技术的绿色生态综
合防控策略; 明确了长期粪肥施用土壤中病原微生
物污染风险总体可控, 科学指导了“有机肥代替化肥”
需求下的禽畜粪便资源化利用; 构建了人为干预、
强化结合、农艺调控的区域农田病原微生物综合防
控措施体系, 形成了区域尺度上生态效应与农田持
续生产力协同增进的绿色、多赢和可持续的农田生
物污染综合防控理论和措施。相关研究结果发表在
Journal of Agricultural & Food Chemistry、 Soil Bio-
logy & Biochemistry、 《土壤学报》等学术期刊上,
提出的“农林废弃物炭化及其资源化高效利用关键
技术与应用”成果获得2020年度上海市科技进步二
等奖。
4 思考与建议
“十三五”国家重点研发计划农业面源专项中对
农田有毒有害化学/生物污染研究方向予以资助, 较
为系统地部署开展了研究任务, 大大推动了我国农
田有毒有害化学/生物污染的基础理论研究与技术研
发水平。下一步, 建议进一步加强成果落地应用, 并
对该领域及优势团队进行稳定支持。
1)推动成果应用。针对我国农田土壤化学/生物
污染, 进一步凝练整合“十三五”相关研究成果, 完善
多过程协同消减与污染调控的综合技术方案, 在主
产区和典型生态区推广应用有机污染强化削减调控、
生物污染风险阻控等行之有效的技术方法。开展技
术生态评估、市场准入、第三方修复治理与效果评
估等标准研究, 推动污染防治修复技术的产业化
应用。
2)深化重点方向。我国典型农业主产区农田有
毒有害化学/生物污染的时空变异较大, “十三五”农
业面源专项虽然对相关研究进行了系统部署, 但涉
及的污染物种类过多, 在有限的经费资助强度及实
施周期内难以深入聚焦。建议结合“十三五”有关研
究结论, 重点围绕有机氯农药、阿特拉津等长残效
除草剂, 酞酸酯、抗生素抗性基因等输入农田系统
后具有较大生态环境与人体健康风险的典型污染物
开展任务部署[2], 面向重点区域和典型种植模式进行
针对性研究。
3)持续稳定支持。建议通过国家自然科学基金、
国家重点研发计划等渠道对这一领域及优势团队进
行持续稳定支持, 面向农业绿色发展技术需求, 重点
对农田有毒有害污染物高通量识别和防控污染物筛
选, 典型农业面源污染物钝化降解, 农药使用风险监
测、评价、控制等关键技术持续开展研发, 同时强
化对典型有机污染化学修复、微生物化学降解、农
田有机污染植物-微生物联合修复、农田有机污染物
绿色生物及物理联合修复等技术的集成示范与推广
应用[5], 支撑构建农业绿色发展技术体系。
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