一、研究方向
保障产地安全与提升土壤质量是农业绿色发展基础,以提质增效、绿色发展为目标,结合江苏省农产品产地污染特征,主要设置以下研究方向:
1.通过调查摸清产地污染物时空分布规律,筛查重点污染物,建立产地多污染累加风险评价体系;
2.研究污染物在土壤-植物体系中的迁移、转化和吸收规律及机理,解析内共共生菌参与植物体内有机污染物降解与代谢的机制,评价污染物对农田生态环境及农产品品质的影响;
3.构建源头及过程污染减控修复技术,针对产地农药污染,通过研发植物吸收促进剂及种子处理剂,从源头上进行减量控制;针对过程污染,构建微生物土壤调理修复产品和技术,修复产地污染,提升农产品品质。
二、团队组成
团队首席:余向阳,二级研究员,博士生导师,主要从事农药减量增效技术研发,获得授权发明专利20余件,论文200余篇,获神农中华农业科技一等奖等省部级奖8项,“长江中下游水稻病虫害防控精准减量用药技术”入选农业农村部2024年度主推技术,2021-2022年累计推广8190万亩。
三、创新成果
创建了前期种苗处理预防、中期有害生物综合调控、孕穗后绿色减量用药的“前防中控后保”的水稻病虫害防控农药运筹新策略。阐明了69种常用农药在水稻上的残留特征,揭示了种子处理农药跨膜吸收运输的调控因子及水稻植株对农药的响应机制,阐明了典型农药刺激害虫再猖獗的发生机制,为精准选药和简化用药提供了理论依据;制(修)订稻米中85种农药最大残留限量国家标准163条,创新了水稻种子药物处理持续兼治前中期病虫害技术,发明了提高农药附着率和生物利用率的成膜性喷雾助剂,为水稻主要病虫害防控精简用药提供了关键技术;创建了前期种苗处理预防、中期有害生物综合调控、孕穗后绿色减量用药的“前防中控后保”的水稻病虫害防控农药运筹新模式,有效解决了农药使用量大、次数多和稻米农药残留风险高等问题。相关技术被列为2017年全省农业重大技术推广计划,相关研究成果获2020年江苏省农业技术推广奖一等奖,2021年获江苏省科技进步二等奖。
首次发现并报道了新烟碱类农药的植物吸收转运通道蛋白,申报美国PCT专利。利用吸收抑制剂试验系统研究了新烟碱类、氯虫苯甲酰胺、三氟苯嘧啶、噻呋酰胺等种子处理适用药剂的吸收转运机制,发现植物对农药的吸收包括需ATP参与的主动吸收以及阴离子通道和水通道参与的被动吸收,其中水通道蛋白对新烟碱农药的吸收贡献率高达70%。通过转录组分析及突变体材料和过表达转基因材料功能验证,鉴定到作物吸收农药的关键基因,包括参与主动吸收的蛋白ABCG44、阴离子通道蛋白BOR2及水通道蛋白PIP1;1和 PIP2;1等。基于上述研究结果,进一步筛选了包括多种激素、生物刺激素等对农药吸收的促进作用,发现氨基酸类生物刺激素(亚精胺、小肽、氨基酸)、生物激素(赤霉素)、微生物菌剂(芽孢杆菌)能显著提高水稻体内农药的累积量,大田试验进一步发现分别添加亚精胺、氨基酸、赤霉素都能在75%常规农药使用量下,110天水稻茎叶组织的农药残留浓度与常规农药使用量植株残留浓度相当,且植株分蘖数有所增加。说明亚精胺、氨基酸、赤霉素能减药25%以上,并能延长防效期。Forskolin(腺苷酸环化酶激活剂)能激活水通道蛋白的表达,提高水稻对新烟碱农药的累积量90-120%。
提出有机材料截留加内生菌沉浸式修复模式,构建有机材料阻控结合内生菌群减毒促生技术,开发微生物土壤调理剂产品;针对产地复合有机物污染的特征,聚焦植物根际圈,利用竞争互作关系,构建了功能内生菌群,开发了有机材料搭载复合内生菌群土壤调理剂,实现了阻断、减毒、促生一体化,减少了产地30%以上的有毒有机物残留,改善了土壤团粒结构和微生物群落,减少了化肥用量,提高了农产品产量和品质。该技术在产地有毒有机物阻控、修复等方面取得了突破性进展,引领了国内农产品产地有毒有机物阻控与修复研究方向,为产地有毒有机物治理提供了新思路,推动了农业绿色高质量发展。
四、服务内容
1.农业部认证农药登记实验单位,具有农作物残留试验(室内检测、田间试验)和生态毒理试验(A类)资质;
2.“全国生态环保优质农业投入品评价技术机构” 通过全程控制、GAP认证到确定产品进行公关产品的包装标识,打造优质农产品品牌。;
3.农产品产地有机污染物筛查、风险评价及相应修复技术研发应用;
4.具有成熟的代谢组学分析平台,可提供完善的代谢组学检测、分析及功能物质鉴定服务;可承担地标及特色农产品品质标志性小分子物质鉴定与挖掘项目;
5.农产品产地重金属检测与评价分析。