二、项目简介
该成果针对集约农业种植和养殖业面源污染导致的农田退水水质水量时空分布不均、冲击负荷大、高氮低有机质等特点,经过十余年的研究和应用,阐明湿地植物吸收代谢转化硝态氮的机理、美人蕉吸收硝态氮的分子调控机理、美人蕉应答高硝态氮胁迫的机理,湿地微生物群落结构与功能,开发了湿地植物优选技术、美人蕉硝态氮吸收增强技术、接种反硝化菌强化净化硝态氮技术,并通过系统集成这些技术构建了以“植物-微生物”联合修复为核心的农田退水硝态氮净化湿地系统。
该成果与传统人工湿地技术比较,表面负荷达到0.5-1.0m3/m2·d(优化5倍以上),NO3--N、去除率达 15~25%(提升了1倍以上),单位投资200-300元/m3(节省成本20%)。
该成果在云南省主要集约农业区实施治理工程22项,总面积3100亩,削减TN、NO3--N、TP和SS等污染负荷分别约达178t/a、119t/a、97t/a和3560t/a,大大削减了农业退水尤其是硝态氮的污染影响,有效改善了项目区域河流及湖库的水质。
该成果形成专利技术4项(授权发明专利3项,授权实用新型专利1项),发表学术论文27篇,其中SCI 检索论文10篇,出版专(编)著2部,其中英文专著1部,形成了农田退水硝态氮的治理技术及其理论成果,培养该领域高层次人才 8名(博士研究生3名,硕士研究生5名)。
该成果本着“削减氮磷污染,降低湖库富营养化风险”的目的,针对农田退水“高氮低有机质”的特点,同时克服了农田退水区域排水系统复杂、可利用塘库单元不足的困难,经历了“机理研究—技术研发—示范应用—工程推广”步骤或流程,实现农田退水旱雨季及全年全天候长效治理,取得了良好的环境效益、生态效益和社会效益。
三、候选单位和主要候选人对项目的贡献情况
(1)候选单位对项目的贡献情况
本成果第一候选单位昆明理工大学,主要负责项目机理方面研究,利用生理生化方法结合转录组技术阐明不同湿地植物应答硝态氮胁迫的生理与转录调控机理,用蛋白质互作技术解析湿地植物吸收硝态氮的分子机理,基于核磁共振(NMR)技术阐释湿地植物转化硝态氮的代谢机理,揭示湿地植物利用农田退水硝态氮的生理分子机理。利用微生物分子生态学方法阐明不同湿地单元微生物群落结构与功能,创新构建了湿地植物—微生物联合净化农田退水硝态氮体系。温室内模拟人工湿地组合去除农田退水硝态氮机能和效率,提高人工湿地去除硝态氮的模型等技术的研发,研究结果为示范工程设计提供了技术支持,为推广利用研究成果奠定了理论基础。
第二候选单位云南省环境科学研究院,主要负责项目示范工程设计和项目组织协调,组织和指导开展湿地植物—微生物联合净化农田退水硝态氮技术的工程示范,完成本成果的转化与应用。
第三候选单位通海县环境保护局,主要负责示范工程区域现状调查、场地选择及其工程设计的运行、监测和维护。配合完成杞麓湖流域5项工程的推广与应用。
(2)主要候选人对项目的贡献情况
本成果候选人共9人。主要候选人对项目的贡献情况如下:
第一候选人李昆志:负责项目方案设计、技术路线制定,组织协调和实施。承担研究湿地植物去除农田退水硝态氮的生理分子机理和开发湿地植物筛选技术、美人蕉-微生物联合净化农田退水硝态氮技术,并集成创新构建去除农田退水硝态氮湿地系统;为课题的顺利实施做出了突出贡献。
第二候选人吴文卫:主要负责项目总设计,实施计划制定和项目组织协调,组织和指导开展相关研究与技术示范,具体承担水生美人蕉-微生物联合修复技术、湿地微生物群落结构及调控等理论研究及技术开发;为课题的顺利实施做出了突出贡献。
第三候选人陈丽梅:承担研究湿地植物应答农田退水硝态氮胁迫的生理机制和转化硝态氮的代谢机理,开发湿地植物筛选技术,利用微生物分子生态学方法阐明湿地生态系统微生物群落结构及功能,用蛋白质互作技术分析美人蕉吸收硝态氮的分子机理,开发美人蕉-微生物联合净化农田退水硝态氮技术,构建农田退水硝态氮高效净化湿地系统。
第四候选人赵磊:主要承担水生美人蕉-微生物联合修复机理研究,针对植物对污染物的去除机理开展了实验研究,特别是氮素与植物的交互作用关系进行了详细研究分析,定量解析了氮素的植物吸收、硝化反硝化作用强度等过程。
第五候选人李转寿:负责项目技术示范应用工作,具体承担5座水生美人蕉-微生物联合修复技术、湿地微生物群落构建及调控技术应用工程。
第六候选人徐慧妮:参加湿地植物硝态氮胁迫应答的生理和分子机制研究,开发湿地植物筛选技术和管理技术。
第七候选人武孔焕:承担人工湿地反硝化细菌的筛选鉴定和质膜H+-ATPase活性一知己矾酸盐(VA)预处理美人蕉能降低美人蕉对农田退水中硝态氮的吸收研究。
第八候选人操璟璟:主要参与利用生理生化方法结合转录组技术阐明不同湿地植物应答硝态氮胁迫的生理与转录调控机理方面研究及湿地生态环境服务功能价值评估。
第九候选人孙慧群:参加湿地植物硝态氮胁迫应答的生理和分子机制研究和湿地植物筛选技术开发。