一、项目名称：

　　黑土地土壤生物资源禀赋配置与生产功能协同提升技术研究与示范(2024YFD1501000)

　　二、负责人：

　　田春杰研究员

　　三、起止时间：2024 年 12 月至 2027 年 11 月

　　四、经费：2000万

　　五、参加单位：中国科学院东北地理与农业生态研究所、中国科学院南京土壤研究所、中国科学院沈阳应用生态研究所、内蒙古阿尔格生命科学有限公司、吉林农业大学、中国科学院生态环境研究中心、东北农业大学、山东农业大学、沈阳农业大学、延边大学

　　六、项目简介：

　　(一)项目背景：

　　东北黑土区在为国献“粮”策的同时，面临着土壤生物多样性严重下降致使生态系统功能削弱甚至退化的问题。在此背景下，如何有效保护和利用土壤生物资源、提升作物产能已成为黑土地保护与利用领域亟待解决的关键科技问题。开展土壤生物资源禀赋优化配置与生产功能协同提升技术研究与示范，有助于推动黑土地农业生产精准管理与生物多样性保护。

　　(二)项目目标：

　　针对我国黑土地生物多样性急剧下降、调查方法标准各异、关联农业生产技术落地性差以及地上-地下协同增产机理不明等问题，本项目拟建立黑土地土壤生物多样性快速诊断技术，解析黑土地土壤生物多样性演变规律和关键驱动因子，揭示地上-地下协同增产机理。基于此创新土壤生物资源优化配置与高效种植技术，研制黑土地多功能微藻肥和全元菌剂等产品，研发黑土地生物多样性与产能协同提升技术模式并在典型区域开展规模化示范和应用。

　　(三)主要内容：

　　针对我国黑土地生物多样性急剧下降、调查方法标准各异、关联农业生产技术落地性差以及地上-地下协同增产机理不明等问题，研发黑土地土壤生物多样性快速检测技术及其配套装备，研发黑土地土壤生物多样性调控产能提升技术和典型栽培模式优化土壤生物资源配置技术，研制黑土地“跨界”增效全元菌剂与配伍产品，进行黑土地土壤生物多样性-生产功能协同提升技术模式构建与示范。

　　(1)黑土地土壤生物多样性快速检测技术及其配套装备研发

　　为解决当前黑土地生物多样性快速检测方法缺乏，多样性评估方法各异的问题，本课题将从蛋白探针、高通量功能基因芯片、单细胞分选与鉴定、遥感快速检测等多角度开发黑土地土壤生物多样性快速检测方法及装备。明确土壤样品采集及保存策略对生物多样性的影响，建立土壤生物多样性综合调查方法和评估体系，为黑土地生物多样性快速诊断提供科学依据和技术支持。

　　(2)黑土地土壤生物多样性调控产能提升技术研发

　　针对不同区域土壤生物多样性生态特征不明、机理不清，地下生物调控地上产能措施匮乏、关联生产技术区域适宜性较差等问题，在宏观尺度厘清不同区域土壤生物多样性分布格局、揭示其与作物产能的关系及主要影响因素；在微观尺度揭示功能微生物提高养分活化与周转、服务作物产能提升的内在机制。针对不同区域土壤生物多样性和产能协同提升存在的关键问题，研发固碳、增效和耐低温促腐解等功能微生物调控产能提升技术，建立参数精细化、管理一体化的区域性协同生产技术，实现生物多样性服务产能提升理论和技术突破。

　　(3)黑土地典型栽培模式优化土壤生物资源配置技术研发

　　针对不同栽培模式地上-地下协同增产机理不明，作物多样化种植协同作物产能提升技术匮乏的问题，阐明不同栽培模式下土壤生物多样性的演变规律及关键驱动因子，解析地上作物多样性-土壤生物多样性的耦合关系，以优化土壤生物多样性与作物产能协同提升技术为目标，解析典型栽培模式下土壤微生物定向培育协同产能提升的内在机制，研发适合黑土地的高效栽培模式配套管理技术，构建资源优化多样性保护利用与高效种植优化技术，实现黑土地作物增产与生物资源利用双赢。

　　(4)黑土地“跨界”增效全元菌剂与配伍产品研制

　　针对黑土地绿色生物功能产品不足、功效不强、配套应用技术落后等问题，通过高通量分离鉴定技术筛选促进土壤养分转化、固碳减排与农残药降解功能菌株，揭示细菌-真菌-微藻协同增效的作用机制；利用微生物细胞包埋等技术，研制适应不同生态区域与栽培模式的活性微藻肥及全元菌剂配伍产品；形成产品标准化生产流程、优化发酵条件、完善配套制备工艺、完成规模化生产及应用，加速土壤养分周转、提升有机质含量、减少碳排放，实现黑土地地上-地下协同增效。

　　(5)黑土地土壤生物多样性-生产功能协同提升技术模式构建与示范

　　针对黑土地土壤生物资源关联农业生产技术落地性不强、缺乏区域适配的土壤生物多样性与生产功能协同提升技术模式等问题，以生境优化、资源高效和产能提升为目标，建设黑龙江佳木斯和吉林长春国家农业高新技术产业示范区集成示范平台，并以示范平台为引领，在辽河平原、松嫩平原和三江平原构建增碳沃土型、提质增效型和增温培肥型协同提升技术模式，进行示范推广。

　　(四)研究基础和团队：

　　项目组集中了长期在第一线从事黑土地力和作物产能提升研究的优势单位，涵盖4家中国科学院研究所、5家涉农高校和1家专业从事菌肥生产的高新技术企业，形成了“产学研”一体的团队架构。成员涵盖土壤学、生态学、微生物学等多领域，包括国家万人、优青等高层次人才。近年来，先后承担国家重点研发计划、中国科学院A类先导专项、国家自然科学基金重点基金等国家级重大科研项目20余项。项目组成员前期在我国黑土地建立了多个不同技术模式核心示范区，拥有成熟的辐射推广网络和完善的示范推广机制。

　　(五)成果和效益：

　　通过研发黑土地土壤生物资源优化配置与生产功能协同提升的技术模式，建立黑土地生物多样性综合调查技术方法体系1套、黑土地土壤生物多样性分布格局图集3套，筛选获得耐胁迫活性功能微生物菌种资源大于300株，研发适宜于黑土地养分高效、固碳减排、化肥高效与农药降解的活性生物产品或肥料7～8个，肥料利用率提高10%；构建地上－地下生物多样性与生产功能协同提升综合技术模式3套；授权国家发明专利7项。在黑龙江佳木斯、吉林长春国家农业高新技术产业示范区建立万亩核心示范区1个，辐射推广超1000万亩；示范区生物多样性由平均值6.47提高10%，耕地质量由平均等级4提升0.5个等级，作物产量增加5%～10%，养分利用效率由平均值20%增加到22%～23%，实现生态效益与作物稳产高产同步提升。

课题分解图