为进一步提升我国农业面源和重金属污染防治与修复的研发水平，在国家科技计划管理改革的背景下，“十三五”期间启动了国家重点研发计划“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。该专项按照全链条设计、一体化实施的思路，围绕基础研究、关键技术研发、集成示范应用3个层次，共设置35个研究方向项目。本文介绍了农业面源专项的背景意义、总体目标、任务设置情况，分析了2016年和2017年项目立项实施的进展及主要特点，讨论了下一步专项组织实施的重点，以期为加强国家重点研发计划专项项目的申报、立项和管理提供参考。

土壤是一个复杂的氧化还原体系，存在大量活跃的生源要素和污染物的生物地球化学循环过程，氮还原、铁还原、硫酸盐还原、产甲烷和还原脱卤等反应过程伴随着频繁而密切的交互作用，对自然生态系统中的物质代谢和能量流动具有决定性的影响。近年来，随着分子生物学技术的发展，以功能基因为生物标志物，对土壤环境中不同还原条件下相关功能微生物的群落结构、分布特性和丰度变化等的表征及其对土壤中还原过程的介导机制研究是国际社会关注的热点。本文综述了土壤中几种重要还原转化过程中的关键功能基因，旨在进一步揭示自然淹水土壤中参与介导氮还原、硫酸盐还原、铁还原、产甲烷以及还原脱卤等过程的重要微生物的群落结构和功能，最终为阐明生源要素还原转化耦合污染物降解过程中的微生物学介导机制提供参考依据。

有机污染的微生物治理被认为是一种安全、有效和经济的治理方式，其生物可利用性是影响生物降解效率的主要限制因子之一。趋化性可以使细菌与污染物紧密接触，提高有机污染物的生物可利用性，从而提高降解效率。本文综述了细菌趋化性的基本概念及趋化信号传导机制，并以环境中典型的有机污染物为例，重点阐述了趋化对降解的影响，以及从细菌对污染物的趋化、降解和转运之间的关系揭示趋化与降解的内在关联。

大肠杆菌是人和动物胃肠道的主要兼性厌氧菌群，既能在宿主体内生存，也能吸附在环境中的固体介质表面形成生物膜而得以存活和传播。吸附是生物膜形成的关键，它能改变细胞运动性和代谢等相关基因的表达，进而影响细胞的性质和行为。细菌对表面的“感知”以及初始吸附后细胞的“响应”过程统称为“表面感应”。对细菌表面感应机制的研究有助于我们加深对微生物尤其是病原菌在土壤环境中的存活和迁移，以及土壤生物膜形成过程的理解。本文结合多种微生物表面感应的研究进展，阐述了表面感应的概念，重点关注了近期有关大肠杆菌表面感应的研究，并对未来工作进行了展望。

抗生素抗性在全球范围内的传播严重危害了人类健康。农田生态系统作为抗性基因的源与汇，因与人类健康密切相关而受到了广泛关注。本文综述了近年来农田生态系统中抗性基因的来源、多样性和丰度的研究进展，介绍了农田生态系统抗性基因的主要研究手段，解析了影响抗性基因在农田生态系统中增殖和扩散的因素。抗性基因污染的主要风险是其可能转移到人类病原菌中，危害人类健康。在将来的研究中，应首先从具有高度多样性的环境抗性基因中甄别高威胁的抗性基因，而后深入研究这些抗性基因在农田生态系统中的传播和扩散机制，尤其是评估其转移到人类病原菌中的可能性，继而定量地获取抗性基因暴露数据，并开展大尺度的流行病学数据调查，从而评估农田生态系统抗性基因对人类健康的风险。

酞酸酯是土壤、水体、大气和沉积物等多环境介质中广泛分布的典型有机污染物，具有致畸、致癌、致突变“三致”毒性效应和内分泌干扰作用，威胁生态安全与人体健康。本文围绕我国设施蔬菜地的酞酸酯污染问题，概括了土壤-植物系统中酞酸酯污染分布特征，详述了国内外有关土壤中酞酸酯土-气/土-水/土-植等多界面迁移作用程、典型设施蔬菜体内酞酸酯代谢和微生物降解转化过程与作用机制，比较分析了土壤中酞酸酯的生物有效性、在不同生理生化和植物组织水平上的毒性效应及对微生物生态功能的影响，总结了土壤中酞酸酯污染防控与修复的关键技术方法和农艺调控举措，并就土壤中酞酸酯迁移转化和生物有效性等的研究趋势进行了展望，以期为酞酸酯的污染评估和有效防控、降低酞酸酯污染生态风险和保障农产品安全提供科学依据。

有机磷农药毒死蜱广泛使用带来的环境问题日益受到关注。本文针对毒死蜱在土壤中的环境行为，综述了毒死蜱在土壤中吸附解吸、降解及归趋研究进展，探讨了毒死蜱污染土壤环境中环境行为的主要影响因素。毒死蜱在土壤中的吸附解吸过程是与表面吸附位点相关的物理过程，降解过程是以细菌、真菌为主的生物降解过程。毒死蜱在土壤中迁移转化受土壤理化性质、种植作物类型等因素影响，而不同影响因子对毒死蜱在土壤中迁移转化的交互影响机制目前尚不明确。建立多因素吸附解吸模型，考虑土壤环境中复杂因素交互作用，对研究毒死蜱在土壤中的环境行为及其驱动机制具有重要意义。

在总结国内外研究成果的基础上，较全面地综述了典型喹啉羧酸类除草剂二氯喹啉酸对作物、动物、土壤微生物群落结构和酶活性的影响，以及微生物降解方面的研究进展，并对未来从分子生物学层面研究二氯喹啉酸微生物降解机制、降解菌筛选以及田间实际应用等方面进行了展望。主要内容如下：土壤中残留的二氯喹啉酸会引起作物体内相关基因及功能酶的变化，从而对后茬作物产生药害；环境中的二氯喹啉酸可能会引起动物生长发育不良、变态发育以及生殖异常，进而影响自然界动物的多样性和丰度；正常施用量的二氯喹啉酸对土壤微生物群落结构和土壤酶活性影响不大；二氯喹啉酸在自然环境土壤中残留时间长，基于微生物降解的生物修复是治理二氯喹啉酸污染土壤的一种有效途径；目前研究者从二氯喹啉酸污染土壤和烟草根部分离出的二氯喹啉酸高效降解菌株大多是细菌；二氯喹啉酸的降解可能是脱羧反应和脱氯反应2种路径共同作用的结果；温、湿度和pH是影响土壤中二氯喹啉酸微生物降解的主要因素。为探明土壤微生物降解二氯喹啉酸的复杂生理生化过程及机制，研发二氯喹啉酸污染土壤修复技术，今后应利用先进的分子生物学技术和质谱联用技术研究二氯喹啉酸逐级降解产物，筛选功能降解菌株，通过遗传工程构建二氯喹啉酸高效降解菌剂，并进一步加强多种降解菌株的复合降解研究，验证二氯喹啉酸功能降解菌株在田间复杂环境中的实际效果。

类固醇雌激素是一类内分泌干扰物，可分为天然雌激素和人工合成雌激素，在环境中分布广泛，虽然含量较低，但是危害巨大，具有干扰动物和人体的内分泌系统以及影响生殖、发育等特征。本文围绕环境中几种主要的类固醇雌激素，介绍了它们的结构性质、危害及其主要来源，指出其在地表水体、农田土壤中的暴露水平。目前，关于类固醇雌激素的环境暴露研究多集中于河流、湖泊等地表水体，有关该激素在土壤中的残留报道较少，而设施菜地由于大量施用粪肥将极可能产生雌激素污染问题。本文对雌激素进入环境后的迁移转化规律及影响因素进行了综述，描述了雌激素吸附与降解等环境行为及其影响因素。目前针对雌激素的大多数研究仍基于室内模拟实验，对于其在实际环境中的迁移转化过程及与其他污染物共同作用的规律尚不清楚。因此，对今后的研究方向提出以下几点建议：1）研究随畜禽粪便进入农田土壤特别是设施菜地的雌激素及其环境行为规律；2）除室内模拟实验外，对实际环境系统中的雌激素研究更具价值，特别是在环境多相态体系中的迁移转化等过程；3）研究与多种类污染物共存下雌激素的环境行为规律。

许多矿质营养元素能通过沉淀和吸附作用降低土壤中镉的有效性，同时也能与镉竞争细胞质膜上的转运体从而降低植物对镉的吸收。因此，通过合理的养分管理正确处理矿质营养元素和镉之间的关系，实现阻控作物对镉的吸收，被认为是一种费用低、周期短、效率高的技术措施。此外，通过其他农艺措施或分子育种手段调控矿质营养元素与镉之间的相互作用，也可能是2种降低作物镉积累的有效措施。本文主要根据近年来相关的研究进展，综述了矿质养分元素和镉之间的关系如何影响土壤中镉的有效性以及植物对镉的吸收。同时，以这些交互关系为基础，探讨了减控作物可食部位镉积累的策略。

环境中有机污染物如各类农药、石油化合物、多环芳烃、多氯联苯等导致了严重的环境污染问题，对人类健康也造成了严重威胁。因此，对环境中有机污染物的去除研究引起了人们的重视。在有机污染物修复技术中，最新出现的植物-微生物联合修复技术因其高效、环境友好和修复成本低等优点受到越来越多的关注。本文论述了有机污染物的植物-微生物联合修复技术原理、形式及其在污染土壤修复应用中的研究进展，并讨论了植物-微生物联合修复技术今后的研究重点，以期为环境中有机污染物修复提供参考。

研究赤子爱胜蚓与不同钝化剂联合对猪粪堆肥过程中重金属铜（Cu）和锌（Zn）形态转化及其生物可利用性的影响。结果表明：生物炭对生物可利用态Cu的钝化效果最佳，试验后可利用态Cu的分配率减少42.34%；酵素对可利用态Zn的钝化效果最佳，试验后可利用态Zn分配率减少3.77%。堆肥处理后Cu的形态分配特征表现为可氧化态Cu＞残渣态Cu＞可还原态Cu＞可交换态Cu，其中可氧化态Cu含量占主导地位，其分配率占50%以上；而Zn的形态分配特征则表现为可交换态Zn＞可还原态Zn＞可氧化态Zn＞残渣态Zn，堆肥处理后还原态Zn和可交换态Zn仍占主导，两者分配率之和超过80%。在堆肥产物中Cu主要以不可利用态存在，而Zn主要以可利用态存在，因此更应重视堆肥产物中Zn所带来的环境污染风险。

通过向铅锌矿区土壤添加过磷酸钙、钙镁磷肥和磷矿粉，研究3种不同磷肥对土壤pH、土壤水溶态重金属及白菜中重金属含量的影响，阐述磷肥对土壤-白菜中重金属积累的阻控作用。结果表明，与对照相比，各个添加水平的磷酸钙、钙镁磷肥和磷矿粉处理都能显著降低土壤中水溶态Pb、Zn、Cu和Cd含量，对白菜中重金属积累有一定的阻控作用。在铅锌矿区影响白菜生长的主要土壤因子是pH值，白菜中的Pb、Zn、Cu和Cd与土壤水溶态Pb、Zn、Cu和Cd呈显著正相关。500 g/m²的磷矿粉处理对土壤中水溶态Pb和Cd的降低效果最好，均降低了66.7%，对白菜中Pb积累的阻控效果也最为明显，降低了62%；500 g/m²的钙镁磷肥处理对土壤中水溶态Zn和Cu的去除效果最为明显，分别降低了97.1%和88.9%，对白菜中Zn、Cu和Cd积累的阻控效果也最为明显，分别降低了57.4%、49.7%和46%。说明在铅锌矿区土壤中施加钙镁磷肥是一种实用且有效的改良措施。