负责人：尹小建

　　项目编号：2024YFD1502400

　　起止时间：2024.12-2027.11

　　经费：200万元

　　承担单位：中国科学院东北地理与农业生态研究所

　　项目简介：

　　一、研究背景：

　　东北黑土区是我国重要的商品粮生产基地，是我国粮食安全的“压舱石 ”。近年来除草剂施用的频次和强度逐渐增大，导致东北黑土区土壤除草剂残 留严重；土壤质量退化，严重威胁黑土地粮食安全和生态环境安全。《东北黑土地 保护规划纲要(2017—2030 年)》明确指出“推进农药减量增效，减少对黑土地的污染”。在此背景下开展东北黑土区典型除草剂高效消减与精准修复技术研究，尤为紧迫和重要，已成为保障黑土地农业绿色可持续发展的重要科技需求。

　　二、研究目标：

　　针对目前东北黑土区农田除草剂残留修复技术存在的针对性不足、技术落地难、修复效率不高等突出问题开展重点研究。在分析鉴定东北黑土旱田和 水田土壤中残留的典型除草剂及其中间代谢产物的种类和含量基础上，筛选鉴定 土壤中优势微生物菌群和除草剂降解相关微生物菌群，揭示农田典型除草剂的微 生物代谢分子机理，建立基因组尺度的多菌株代谢模型，通过模拟计算结合实验 校验 ，建立最佳菌株组合，构建高效降解典型除草剂的微生物菌系，创制个性化施 用可落地的东北黑土区典型除草剂微生物修复技术方法体系，并进行修复效果评 估和示范应用。

　　三、研究内容：

　　(1)东北黑土区典型除草剂残留分布特征及微生物代谢偶联机制；(2) 东北黑土区典型除草剂降解途径解析及高效降解微生物菌系定向构建；(3)东北  黑土区典型除草剂微生物菌系修复技术创建及修复效果验证与示范。

　　科学问题：(1)东北黑土区农田生态系统典型除草剂残留的微生物偶联机制；(2) 合成微生物菌系中菌株之间如何协作实现高效降解除草剂和适应东北黑土区低温  环境的双重功能。

　　四、关键技术：

　　(1)土壤残留典型除草剂及其中间代谢产物的代谢组学鉴定技术；(2) 黑土区农田系统优势微生物菌群的单细胞分选与高通量鉴定培养技术；(3)多组  学联用结合同位素标记除草剂降解途径解析技术；(4)基于多菌株代谢模型计算  的合成微生物组设计与构建技术。

　　五、技术路线：

　　以东北黑土区残留典型除草剂清除与修复为目的，以除草剂微生物菌 系高效修复与环境适配为研究思路，以东北黑土区优势微生物菌群为核心，以除 草剂降解代谢途径为依据，以单细胞筛选、合成生物学策略及微生物组学为共性 技术手段，开发适用于东北黑土区的合成菌系微生物菌剂强化修复技术；创建以菌系构建为基础、以个性化施用为核心的微生物修复技术方法体系，为东北黑土 区典型除草剂高效消减与精准修复提供新技术新方法。

　　六、研究基础和团队：

　　本团队汇聚 3 家土壤污染治理与除草剂残留修复以及土壤微生 物单细胞筛选的优势单位。共有 3 个国家级野外台站、2 个国家重点实验室、4 个 国家工程中心，近年主持该方向相关国家基金 10 余项，团队现有正高 2 人，其 中中国科学院 BR 人才计划 1 人；副研究员 1 人，工程师 1 人，助理研究员 2 人。团队已分离获得包含 1500 余株有机污染物降解菌株(其中除草剂降解菌株 300 余株)的种质资源库。在次生代谢小分子化合物调控、除草剂微生物降解修复等方面相关成果发表在 Nature Communications 等国际著名期刊。

　　七、预期成果：

　　撰写东北黑土区除草剂残留现状调查报告 1 份；开发东北黑土区微生 物高通量单细胞分选技术 1 套；鉴定东北黑土区优势功能微生物 200-400 株；构 建高效降解合成菌系 3 个，创建精准修复技术体系 1 套；发表研究论文 5-10 篇 (其中中国科学院 1 区 TOP 期刊 3-5 篇)，授权国家发明专利 5 项，制定地方或行业标准 2 个，除草剂修复效率由平均值 15-20%提升到 20-30%；建立精准修复技术应用的核心示范区 3 个。

　　八、预期效益：

　　随着技术的示范推广，将显著降低东北黑土区土壤除草剂残留，提升黑土区土壤质量，恢复农田生态系统的稳定性和多样性，为黑土地粮食安全和生 态环境安全保驾护航。