都市农业生境污染安全控制与修复技术及应用

本项目属于农业生境污染控制与修复领域。

因追求高复种指数与农药、化肥的过度使用，以及畜禽粪便、秸秆等农业废弃物的不当处理，导致我国农业环境污染日趋严重，对食物安全和人类健康形成威胁。都市农区土壤除了重金属、农药常规污染物之外，特别是在高度集约化设施农区，硝酸盐型次生盐渍化现象异常严重，已成为我国都市农业温室土壤退化、污染面广复杂的典型特征。本项目重点开展污染诊断监控、污染修复机制以及废弃物的污染控制。

1. 改进了指数富集配体系统进化的体外筛选（SELEX）技术，筛选获得镉离子和青霉素母核6-APA的高亲和核酸适配体。在国际上首次开发出镉核酸探针快速检测方法。此外，还开发出用于铅、银重金属离子以及正定霉素、四环素等抗生素类生境污染物的核酸适配体快速检测技术。制备获得汞、铜、铅、镉四种重金属的单克隆抗体，开发出小分子农药克百威的胶体金快速免疫检测试纸条。

2. 基于DNDC模型构建了作物养分需求和供应相平衡的养分平衡模式及监控体系，在上海市部分农业园区进行示范应用，实现节肥30%，减少温室气体排放40%。建立了农田生态系统全要素监测网络体系及预警平台，研制出模拟面源污染控制的缓冲带装置，对农田泾流SS、总氮、总磷拦截效率分别达到55～90%、40～75%、35～60%。

3. 首次证实硝酸盐积累是导致设施大棚土壤次生盐渍化的关键因素。筛选获得4株高效同化硝态氮菌株，开发出基于秸秆利用的土壤次生盐渍化微生物修复技术及菌肥产品，降低土壤硝酸盐含量50%以上，提高蔬菜产量20%以上。鉴定出巨大芽孢杆菌NCT-2硝酸盐同化通路的关键酶基因并进行克隆表达，明确其硝酸盐同化调控机制。

4. 在国内首次阐明崇明岛不同土地利用方式下土壤的重金属污染特征和分布规律。解析了超积累植物修复重金属土壤污染的机理。筛选获得耐受Cd、Pb的2株真菌，开发出微生物—超积累植物—螯合剂联合修复方法修复Cd-Pb复合污染土壤，分别提高植物中Cd、Pb累积量30%和20%。

5. 筛选获得高效降解纤维素菌株JSD-1，克隆6个降解功能基因，明确纤维素降解机理。基于JSD-1制备获得秸秆降解复合菌剂。首次研制开发出高通氧式有机发酵的秸秆废弃物处理系统，采用具有自主知识产权的秸秆降解复合菌剂，提高发酵效率22.4～26.2%，缩短发酵周期30.7～36.6%。

6. 开发畜禽粪便快速微生物发酵生产有机肥技术，并获微生物菌肥正式登记证书。建立生物有机肥年产量三万吨的自动化生产线，实现多元化销售，并在茶叶、水稻、棉花、玉米、葡萄、樱桃等多种作物中进行推广应用。

本项目属于农业生境污染控制与修复领域。 因追求高复种指数与农药、化肥的过度使用,以及畜禽粪便、秸秆等农业废弃物的不当处理,导致我国农业环境污染日趋严重,对食物安全和人类健康形成威胁。都市农区土壤除了重金属、农药常规污染物之外,特别是在高度集约化设施农区硝酸盐型次生盐渍化现象异常严重,已成为我国都市农业温室土壤退化、污染面广复杂的典型特征。本项目重点开展污染诊断监控、污染修复机制以及废弃物的污染控制。 1.改进了指数富集配体系统进化的体外筛选（SELEX）技术,筛选获得镉离子和青霉素母核6-APA的高亲和核酸适配体。在国际上首次开发出镉核酸探针快速检测方法。此外,还开发出用于铅、银重金属离子以及正定霉素、四环素等抗生素类生境污染物的核酸适配体快速检测技术。制备获得汞、铜、铅、镉四种重金属的单克隆抗体,开发出小分子农药克百威的胶体金快速免疫检测试纸条。 2.基于DNDC模型构建了作物养分需求和供应相平衡的养分平衡模式及监控体系,在上海市部分农业园区进行示范应用,实现节肥30%,减少温室气体排放40%。建立了农田生态系统全要素监测网络体系及预警平台,研制出模拟面源污染控制的缓冲带装置,对农田泾流SS、总氮、总磷拦截效率分别达到55～90%、40～75%、35～60%。 3.首次证实硝酸盐积累是导致设施大棚土壤次生盐渍化的关键因素。筛选获得4株高效同化硝态氮菌株,开发出基于秸秆利用的土壤次生盐渍化微生物修复技术及菌肥产品,降低土壤硝酸盐含量50%以上,提高蔬菜产量20%以上。鉴定出巨大芽孢杆菌NCT-2硝酸盐同化通路的关键酶基因并进行克隆表达,明确其硝酸盐同化调控机制。 4.在国内首次阐明崇明岛不同土地利用方式下土壤的重金属污染特征和分布规律。解析了超积累植物修复重金属土壤污染的机理。筛选获得耐受Cd、Pb的2株真菌,开发出微生物—超积累植物—螯合剂联合修复方法修复Cd-Pb复合污染土壤,分别提高植物中Cd、Pb累积量30%和20%。 5.筛选获得高效降解纤维素菌株JSD-1,克隆6个降解功能基因,明确纤维素降解机理。基于JSD-1制备获得秸秆降解复合菌剂。首次研制开发出高通氧式有机发酵的秸秆废弃物处理系统,采用具有自主知识产权的秸秆降解复合菌剂,提高发酵效率22.4～26.2%,缩短发酵周期30.7～36.6%。 6.开发畜禽粪便快速微生物发酵生产有机肥技术,并获微生物菌肥正式登记证书。建立生物有机肥年产量三万吨的自动化生产线,实现多元化销售,并在茶叶、水稻、棉花、玉米、葡萄、樱桃等多种作物中进行推广应用。