农业面源和重金属污染农田综合防治与修复技术研发-申报指南

—1—附件5“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2016年度申报指南近年来，农业面源和重金属污染问题已成为我国广泛关注的重大农业生态环境问题，对现代农业和社会经济的可持续发展、农业生态环境安全和农产品质量安全构成了严重威胁。十多年的科学研究和大量的实践证明，由于我国农业主产区的污染负荷与复杂性世所罕见，照搬国外既有理论和技术无法切实解决我国在农业领域所面临的重大理论和技术挑战，难以有效地遏制严重的环境污染现实和日趋加剧的发展态势。我国在近十年中针对农业面源和重金属污染的热点问题和地域开展过不少研究工作，打下了一定的科学理论和技术研发基础。但形成的理论和技术多数仅停留在“实验室”和“论文”里，很少得到大规模应用，还存在局部化、短期化、前后工作衔接差等问题，难以满足我国农业面源和重金属污染复杂性、隐蔽性、持续性的科学和技术需求，也不足以为政府决策、市场和社会需求提供有力支撑。因此，以本领域国家和地方启动科技计划形成的科研成果为基础，凝聚基础研究、技术研发、推广示范和政策管理方面的国内科研和科技成果转化力量，开展相互衔接的农业—2—面源和重金属污染危害机理和防控机制基础理论研究，防治和修复重大关键技术、产品与装备研发，以及技术集成工程化示范应用工作，以期实现农业面源和重金属污染农田有效防治、农业生态环境质量和农产品质量有效提升的多重目标。为贯彻十八届五中全会绿色发展理念和《国务院关于改进加强中央财政科研项目和资金管理的若干意见》（国发〔2014〕11号）文件精神，落实《全国农业可持续发展规划（2015-2030）》确定的“保护耕地资源，防治耕地重金属污染”、“治理环境污染，改善农业农村环境”重点任务，聚焦我国农田农业面源和重金属污染问题，按照“基础研究、共性关键技术研究、技术集成创新研究与示范”全链条一体化设计，组织实施“农业面源和重金属污染农田综合防治与修复技术研发”国家重点研发计划重点专项，以期加快解决我国在农业环境领域基础研究系统性不足，重大共性关键技术瓶颈突破性不强，技术有机集成应用可操作度不高等问题，为食品安全、水环境安全和公众健康提供基础保障，大力促进国家生态安全体系建设。本专项总体目标：以我国农业面源污染高发区和重金属污染典型区为重点，以农田面源污染物和重金属溯源、迁移和转化机制、污染负荷及其与区域环境质量及农产品质量关系等理论创新为驱动力，突破氮磷、有毒有害化学生物、重金属、农业有机废弃物等农田污染物全方位防治与修复关键技术瓶颈，提升装备和—3—产品的标准化、产业化水平，建设技术集成示范基地。到2020年，示范区实现氮磷和农药污染负荷降低20%以上、农药残留率降低30%以上，污染农田重金属有效性降低50%以上、农产品质量符合国家食品卫生标准，农业有机废弃物无害化消纳利用率达到95%。围绕专项总体目标，衔接农业面源和重金属污染防治与修复基础研究，共性关键技术、产品和装备研发，技术集成示范的全产业链三个层次，设置35个项目。其中基础研究设置7个项目（项目1-7），重大共性关键技术研发设置15个项目（项目8-22），技术集成应用示范设置13个项目（项目23-35）。2016年度首批发布三个层次中的12个项目指南，项目实施周期为2016年1月1日-2020年12月31日。1.农业面源和重金属污染防治与修复基础研究1.1农田氮磷淋溶损失污染与防控机制研究研究内容：以易产生农田氮磷淋溶损失的区域为对象，基于种植制度、施肥、灌溉制度、农业生产方式、气候等因素，研究施肥和灌溉方式下潮土、黑土、褐土类型典型旱作制度（玉米、小麦、菜田等）氮磷淋溶的时空规律与强度；研究农田淋溶损失氮磷的土体分布规律及迁移扩散速率与主控因子，确定淋溶氮磷的地下水污染风险等级及向水体迁移的强度；研究农田氮磷淋溶控水、控肥、耕作制度改进等关键措施，明确阻控机制与效果；—4—提出土壤氮磷淋溶损失控制的理论与途径。考核指标：【约束性指标】提出农田系统氮磷输入、积累、富集、淋失之间的定量化关系理论，建立典型种植制度氮磷因子监测与评估指标体系1套，提出氮磷淋失的防控机制，发表高水平SCI论文30篇。【预期性指标】编制农田氮磷淋失负荷消减标准草案2项。拟支持项目数：1-2项。1.2农田有毒有害化学/生物污染与防控机制研究研究内容：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。考核指标：【约束性指标】明确农田有毒有害化学/生物污染机制，建立典型种植制度因子监测与评估指标体系1套，提出其防控理论与措施，发表高水平SCI论文30篇。【预期性指标】编制农田有毒有害化学/生物污染防控标准草案5项。拟支持项目数：1-2项。1.3农田和农产品重金属源解析与污染特征研究—5—研究内容：选择典型粮食、蔬菜主产区的重金属污染农田，研究工业活动、农业活动、大气沉降、地质背景等不同途径导致土壤与农产品中重金属积累过程、污染历史与污染源识别/解析方法；研究典型区土壤中典型重金属输入输出通量、赋存形态及与农产品安全的耦合关系；基于产地土壤、农产品、投入品、污染源等基础大数据，探索区域及田块尺度土壤重金属污染源-汇耦合关系以及时空变化规律；揭示重金属污染与农产品安全关系规律，提出农田重金属防控指标体系，构建农产品安全评价模型。考核指标：【约束性指标】构建农田土壤重金属来源识别方法与理论体系，明确土壤-植物系统中典型重金属污染防控机理，制定重金属污染定量化输入输出清单1套，发表高水平SCI论文30篇。【预期性指标】编制农田重金属防控标准草案4套。拟支持项目数：1-2项。1.4农田系统重金属迁移转化和安全阈值研究研究内容：研究典型重金属在农田系统中的环境界面过程与分子机理，解析污染物多形态转化过程及其生物有效性；研究重金属对土壤生物及其生态系统结构与功能的潜在毒害作用与机理，明确重金属对农田生态系统的胁迫作用；研究典型区域农田土壤生物对重金属的毒性响应与解毒机理，确定土壤重金属污染生物标志物和风险评估方法；确立基于食品限量标准和生态系统健康的土壤重金属安全阈值。—6—考核指标：【约束性指标】探明土壤-植物系统中典型重金属迁移转化过程与调控机理、微观作用过程，建立安全阈值，发表高水平SCI论文30篇。【预期性指标】编制农田系统典型重金属风险评估方法标准草案3项。拟支持项目数：1-2项。2.农业面源和重金属污染防治与修复共性关键技术研发2.1水土流失型氮磷面源污染阻截技术与产品研发研究内容：研发治沟造地水利设施综合配套与水资源高效利用技术和标准；研发治沟造地工程地质与农田土壤湿陷稳定技术与标准；研发新造耕地土壤氮磷增容提质改良技术与旱地生态农业修复技术；研发高效拦截环保材料、高效吸收去除的生物质材料；构建源头削减-生物隔离-湿地消纳过程拦截和蓄存调节相结合的高效生态拦截技术系统。考核指标：【约束性指标】研发水土流失型氮磷面源污染阻截技术5项、阻截材料4种，编制技术标准草案3项；获得国家发明专利5件，专利技术产品实现有效转化1件；开展面源污染阻截技术与材料的试验示范，实现氮磷流失负荷削减20%以上。【预期性指标】阻截技术实现工程化应用1项；发表SCI论文8篇。拟支持项目数：1-2项。2.2水稻主产区氮磷流失综合防控技术与产品研发—7—研究内容：研究稻田在典型种植模式（单季稻、双季稻、水-旱轮作，以及冬闲、冬泡）、耕作方式（免耕、少耕、旋耕、深耕）、排灌和施肥制度下氮磷的流失时空特点及强度，以及稻田流失氮磷对邻近水系（塘、库、湖、河流）的输出强度及污染风险；研究稻田氮磷流失的田间控制技术、迁移过程阻控技术，以及受污水体高效生物净化与资源化利用技术；构建基于稻田氮磷流失综合防控技术体系。考核指标：【约束性指标】开发稻田氮磷流失拦截新技术3项，形成技术产品3种；获得国家发明专利3件，专利技术产品实现有效转化1件；开展稻田氮磷流失综合防控技术试验示范，氮磷流失负荷下降30%以上。【预期性指标】编制稻田氮磷流失拦截技术标准草案3项；发表SCI论文10篇。拟支持项目数：1-2项。2.3农业废弃物好氧发酵技术与智能控制设备研发研究内容：农业废弃物好氧发酵过程中碳氮转化损失规律，以农业有机废弃物微生物转化与降解机制理论为依据，研发堆肥氨挥发回收技术和设备；研发高效、智能型畜禽粪便、秸秆等有机废弃物好氧发酵一体化技术，优化关键工艺参数与自控技术，以及发酵过程中重金属快速钝化技术；研制集成高效灭菌、生物除臭、快速发酵、重金属钝化、自动在线检测一体化设备；研发发酵产物生产栽培基质、肥料和土壤修复剂等环保产品的资源化—8—高效利用技术；建立相应技术规范和示范工程。考核指标：【约束性指标】研制出低成本、高效率、智能化的一体化好氧发酵技术设备3套；研发农业有机废弃物好氧发酵技术、重金属钝化技术和高效生物除臭技术3项；研发基质、肥料和修复剂产品10种；获得发明专利5件，实现工程化应用2件。【预期性指标】编制技术和产品标准草案2项；发表SCI论文8篇。拟支持项目数：1-2项。2.4农田重金属污染阻隔和钝化技术与材料研发研究内容：研发高效、廉价、环境友好型农田土壤重金属污染钝化与阻控技术与产品；研发重金属污染农田作物叶面生理阻隔技术与产品；研发重金属污染农田土壤农艺阻控技术；研发中轻度重金属污染农田土壤钝化阻控-富集移除技术；研发重度污染农田土壤高效钝化-农艺调控-植物阻控耦合技术。考核指标：【约束性指标】研发重金属污染农田阻隔、钝化技术4项，获得阻隔品种和钝化材料10种，形成污染土壤钝化阻隔技术产品生产线1条；获得发明专利10件，有效转化1件；开展重金属污染农田阻隔、钝化技术试验示范，实现重金属有效态含量降低50%以上，农产品质量符合国家食品卫生标准。【预期性指标】编制重金属污染农田钝化阻隔技术标准草案2项；发表SCI论文10篇。拟支持项目数：1-2项。—9—2.5重金属污染农田的植物萃取技术、产品与装备研发研究内容：针对不同程度和不同类型的镉、砷、铅等重金属污染农田，研发基于重金属超累积植物修复及资源化利用技术；研发中轻度重金属污染土壤阻控-富集修复技术；研发高效的镉、砷、铅等重金属植物萃取、活化技术，以及配套的工厂化育苗和收获物无害化技术设备，实现植物萃取技术的标准化及成套化；研发强化植物萃取技术及其组合工艺和技术规范；从土壤、作物和生态环境等角度系统评价修复技术效率、经济性、安全性和稳定性。考核指标：【约束性指标】形成标准化的镉、砷、铅等重金属污染农田植物萃取及组合技术4-5项；研发出高效镉、砷、铅等重金属活化剂制备工艺和装备1套，形成生产线1条；获得国家发明专利6件，有效转化2件；技术、产品与装备在示范区集成应用，实现土壤镉砷等去除率达50%以上。【预期性指标】编制植物萃取及组合修复技术标准草案4项；发表SCI论文10篇。拟支持项目数：1-2项。2.6农业面源和重金属污染监测技术与监管平台研发研究内容：针对我国典型农田面源污染和重金属污染发生特征，研发面源和重金属污染快速检测、监测技术和装备，开展动态监测，实现相关数据的动态采集与分析；以多空间尺度和长时序监测为基础，开发基于“互联网+”的区域污染信息空间和属—10—性数据库和大数据平台；建立农业面源和重金属污染生态风险综合评价指标体系和生态风险扩散模型；在监测数据库和风险评估系统的支持下，构建农业面源污染和重金属污染管理决策系统；开展污染对农田生态系统服务的影响及价值损益评估，建立不同时段和空间尺度生态补偿机制，提出适应不同生态系统污染风险管理模式。考核指标：【约束性指标】研发农田面源污染和重金属污染动态监测技术2项、设备2项；建立农业面源和重金属污染空间和属性数据库1个；建立农业面源和重金属污染管理决策平台1个；获得国家发明