1、2018 年度 辽宁 省科技奖励 提名 项目公示 根据关于 2018年度辽宁省科学技术奖提名工作的通知（辽科奖办发 2018 2号 ）的规定，现将 中国科学院沈阳分院 拟提名参加 2018 年度辽宁省科技奖励评审的 5 个项目予以公示。 自即日起 7日内 ，任何单位或个人对公示项目的创新性、先进性、实用性及推荐材料的真实性和项目主要完成人、主要完成单位及排序持有异议的，可以书面形式向 中国科学院沈阳应用生态研究所 提出，并提供必要的证明材料。为便于核实查证，确保实事求是、客观公正地处理异议，提出异议的单位或者个人应当表明真实身份，并提 供联系方式。凡匿名异议和超出期限的异议，不予受理。 特此公
2、示。 联系单位： 中国科学院沈阳应用生态研究所 联 系 人：刘 丽 通讯地址： 辽宁省沈阳市沈河区文化路 72 号 110016 联系电话： 024-83970315 附件： 2018 年度 辽宁 省科技奖励 提名 项目 中国科学院沈阳应用生态研究所 2018 年 5 月 15 日附件： 2018 年度辽宁省科技奖励提名项目 自然科学奖公示 项目名称 土壤碳氮微生物过程研究技 术创建和调控理论创新 提名者 中国科学院沈阳分院 提名意见 我单位认真审阅了该项目提名书及附件材料，确认全部材料真实有效，相关内容符合 辽宁省 自然科学 奖 的提名要求。 该项目团队 长期从事土壤碳氮循环的生物化学过程研
3、究，在土壤碳氮微生物转化过程方面 开展了一系列 研究， 在国内率先开展了 土壤微生物残留物的指示作用和功能研究，引领土壤碳氮转化微生物过程评价技术和理论的发展。 在技术层面，建立了目前国际上已广泛认可的定量测定土壤微生物残留物的色谱技术，并以此开 展了 土壤微生物残留物作为微生物标识物的研究工作。之后在技术上 又实现在分子基团水平上区分新合成微生物残留物和土壤中固有部分，为探究微生物代谢物的来源及转化动态提供了可靠的技术手段。在理论层面，在国际上首次应用微生物残留物来评价土壤碳氮微生物转化过程，明晰了微生物来源的稳定性物质在土壤碳氮循环中的动态指示作用 -记忆效应 。首次阐明了真菌和细菌对碳氮
4、底物同化利用的时间分异特性，以及不同种类微生物对底物利用的接替作用，提出土壤碳氮新的稳定机制。在机制层面上，根据碳氮协同效应，阐明了稳定微生物来源组分对土壤碳氮组分转化过程的调控作用，为肥料氮素转化调控及高效利用奠定了理 论基础。 发表 SCI 论文 50 余篇， 8 篇代表性论文 SCI他引 165 次。 对照辽宁省 自然科学奖 授奖条件，提名该项目为 2018 年度 辽宁省 自然科学 奖二等奖。 项目简介 该 项目属于农学学科土壤学领域。微生物驱动的土壤碳氮元素循环 决定土壤肥力和农田生态系统的整体功能。只有阐明微生物功能和土壤碳氮转化的关联和驱动机制，才能有效调控微生物过程的方向和强度，
5、达到提升土壤肥力功能的目的。由于微生物的快速周转，如何评价微生物的持续作用及其对有机碳氮转化与积累的贡献是极具挑战的课题 。 该 项目以微生物残留物动态研究为切入点，结合稳定同 位素示踪技术， 系统开展了土壤碳氮循环和微生物调控研究，在土壤碳氮微生物转化过程研究的新技术建立、功能评价以及调控机制方面进行了开拓性工作。 1）在微生物过程评价技术层面：建立了定量测定土壤氨基糖（微生物残留物标识物）的气 /液相色谱技术， 首次开展 了以微生物残留物表征的微生物过程的研究工作。之后又进一步把碳氮同位素示踪和色谱 /质谱分析技术相结合，建立一整套在分子水平上定量区分土壤中 新 、 老 微生物来源组分的同
6、位素区分技术，为土壤中微生物组分的动态变化过程研究提供了全新的技术手段。 2）在微生物过程研究和功 能评价层面：把时间因素和微生物标识物的积累特征相结合来评价土壤微生物对土壤碳氮积累的持续和长期贡献，定义为微生物对外源碳氮持续利用的 记忆效应 ，从而拓展了微生物来源组分在土壤碳氮循环中的动态指示作用。进一步根据微生物标识物的异源性，阐明了真菌和细菌对碳氮底物同化利用的时间分异特性和微生物群落的接替作用，从而建立了微生物功能与底物利用能力间的动态联系，实现了微生物过程和功能的长期评价。 3）在土壤碳氮周转调控机制层面：探索了土壤碳氮循环与微生物代谢物周转更新的关联机制，阐明了稳定微生物来源组分对
7、土壤碳氮组分 转化过程与稳定性（保持）的调控作用以及植物残体分解的微生物体外修饰和体内周转的微生物碳泵作用，并且在田间尺度上明确了农田管理方式对不同种类微生物参与的土壤碳氮转化与循环过程的调控作用以及土壤微生物残留物对土壤有机质周转的贡献。研究表明，细菌残留物易于参与土壤碳氮周转，而真菌残留物有利于土壤有机质库的保持并且对团聚体的稳定性起重要作用。微生物过程对土壤碳氮周转的调控作用是农田系统氮素管理和氮肥高效利用的理论基础。 自 2001年，在 该 领域国际权威刊物 “ Soil Biology & Biochemistry” ， “ Biology and Fertility of Soil
8、s” 等上发表 SCI论文 51篇； 8篇代表论文他引 184次， SCI他引 165次。授权专利 1件；应邀在 该 领域的重要国际会议上做大会特邀或主题报告 10余次；在国际学术界产生了重要影响，成为我国 在 土壤生物与土壤生态学 研究 领域的标志性成果之一。 客观评价 （ 一）发表论著引用和专利情况 项目自 2001年 1月至 2015年 12月在 该 领域国际权威刊物 “ Soil Biology & Biochemistry” ， “ Biology and Fertility of Soils” 等上发表 SCI论文 51篇； 8篇代表论文共被他引 184次， SCI他引 165次；
9、获得授权专利 1件。 （二）学术获奖情况 项目 完成 人张旭东研究员获辽宁省第二批百千万人才工程百人层次人选；获政府特殊津贴；获全国优秀科技工作者；获国家科学技术进步二等奖；获辽宁省科学技术一等奖获第四届中国土壤学会奖。项目第二完成人何红波研究员获第三届中国土壤学会科学技术二等奖；沈阳市先进科技工作者称号；第十二届中国土壤学会科学技术二等奖。项目第三完成人梁超研究员获得洪堡资深学者 资助并入选国家 中组部青年千人计划。 （三）学术影响情况 项目完成人应邀在 该 领域的重要国际会议上做大会特邀或主题报告 10余次，如张旭东研究员在第 二十 届世界土壤学大会（ 2014年）受邀做大会报告；受邀在第
10、五届土壤有机质国际研讨会上做大会报告。张旭东研究员现任国际土壤联合会退化土壤修复与利用分会和国际肥料协会亚洲分会的副主席、中国土壤学会理事会副理事长；张旭东研究员现任 “ Canadian Journal of Soil Science” 和 “ Journal of Plant Nutrition and Soil Science” 副主编，任应用生态学报、水土保持学 报等国内外期刊编委。何红波研究员现任辽宁省土壤学会副理事长、中国土壤学会理事会理事 ， 应用生态学报 编委。梁超研究员现为国际顶尖学术期刊 “ Soil Biology & Biochemistry” 编委、 应用生态学报 编
11、委。 （四）应邀撰写科学著作情况 张旭东研究员 和何红波研究员 被邀请撰写 土壤生物学前沿 （ 2015，科学出版社出版发行，受邀参编者均为各自领域在国际上有突出贡献的学者）。 （五）代表性论文被引用评价情况 1）德国卡塞尔大学，国际土壤学著名期刊 “ Soil Biology & Biochemistry” 杂志主编 Joergensen RG教授等，在 真菌对土壤微生物组织的贡献 研究中（ Soil Biology & Biochemistry, 2008, 40: 2977-2991, 2986），高度评价了 该 项目 所建立的碳氮同位素氨基糖的区分方法，认为该方法能够明晰真、细菌残留物
12、在土壤中的周转过程。 2）法国农业科学院 Hatton PJ教授和比利时根特大学 Boeckx P教授等，在 真菌和细菌对外源碳利用 的研究中（ Soil Biology & Biochemistry, 2014, 79: 132-139, 133, 136），明确肯定了 该 项目所开展的土壤微生物残留物氨基糖的合成特征的方法学研究，同时证明了微生物残留物的产生和底物可利用性的关联关系。 3）美国加利福尼亚大学 Moon J博士和 Williams MA教授等，在 4000年的土壤发育过程中植物 -微生物和矿物对氨基酸和蛋白质有机质积累的贡献 研究中（ Soil Biology & Bioch
13、emistry, 2016, 100: 42-50, 44），应用了 该 项目中关于氨基酸的测定方法，并认为 该 项目建立方法是测定土壤中氨基酸的标准方法。 4）德 国波恩大学 Fuhrmann I博士和 Amelung W教授，在 玉米和旱稻引入后稻田土壤肥料氮素去向 研究中（ Agriculture Ecosystems & Environment, 2018, 258:162-171, 163, 169），高度认可了 该 项目中的研究成果，认为可利用碳源的供应和氮素的转化过程影响氨基糖的去向，因此土壤氨基糖可对土壤管理方式的变化及其导致的土壤性质的变化做出响应。研究还认为微生物利用氮素合
14、成微生物量可有效的固持土壤肥料氮素并与 该 项目中的结果进行了对比分析。 5）加拿大麦吉尔大 学 Luce MS教授等，在 湿润温带土壤中氮素供应预测 的研究中（ Advances in agronomy, 2011,112: 55-102, 66），引用了 该项目 的成果，即植物残体的加入能够显著的增加土壤氨基糖的含量， 并且 相对的增长量随植物营养成分和品质的变化而变化。 6）伊朗沙赫尔库尔德大学 Kabiri V和 Raiesi F教授等，在 耕作对半干旱地区土壤微生物量、有机质矿化和酶活性影响 的研究中（ Agriculture Ecosystems & Environment, 20
15、16, 232: 73-84, 82），高度证实了 该 项目的研究成果，认为传统耕作有利于细菌的生长，而少耕有利于真菌的生长，并且在雨养农业生态系统中保护性耕作比传统耕作处理中真菌 /细菌比值更高。 7）德国哥廷根大学，国际著名土壤学家 Kuzyakov Y教授和 Gunina A教授共同完成的综述性文章（ Soil Biology & Biochemistry, 2015, 90: 87-100, 91），综合分析了过去 40年的研究结果，对糖在土壤中的来源、含量、组成和去向以及糖的主要功能进行了全面综述，认为 该项目 建立的方法可以用来提取 和测定土壤中的糖。 8）我国东北林业大学王文杰教
16、授和中国科学院东北地理与农业生态研究所何兴元研究员等，在 球囊霉素对深层土壤中碳和养分的贡献 研究中（ Scientific reports, 2017, 7: 13003, 9），高度认可 该项目 研究结果，认为应该高度重视有机肥料施入，球囊霉素（真菌代谢物）在大团聚体中的重新分布影响土壤团聚体的稳定性。 代表性论文专著目录（不超过 8 篇） 序号 论文专著 名称 /刊名 /作者 影响因子 年卷页码 （ xx 年xx 卷 xx 页） 发表时间（年月 日） 通讯作者（含共同） 第一作者（含共同） 国内作者 SCI 他引次数 他引总次数 论文署名单位是否包含国外单位 1 A novel GC/M
17、S technique to assess 15N and 13C incorporation into soil amino sugars/Soil Biology & Biochemistry/ He, H.B., Xie, H.T., Zhang, X.D. 4.857 2006 年38 卷1083-1091 页 2006.05.01 张旭东 何红波 何红波，解宏图，张旭东 12 13 否 2 Temporal responses of soil microorganisms to substrate addition as indicated by amino sugar differ
18、entiation/Soil Biology & Biochemistry/ He, H.B., Zhang, W., Zhang, X.D., Xie, H.T., Zhuang, J. 4.857 2011 年43 卷1155-1161 页 2011.02.17 张旭东 何红波 何红波，张威，张旭东，解 宏图，庄杰 10 14 否 3 Determination of soil amino acids by high performance liquid chromatography-electro spray ionization-mass spectrometry derivatize
19、d with 6-aminoquinolyl-N-hydroxysuccinimidyl 4.162 2009 年80 卷440-447页 2009.07.09 张旭东 侯松嵋 侯松嵋，何红波，张威，解宏图，张旭东 27 28 否 carbamate/Talanta/ Hou, S.M., He, H.B., Zhang, W., Xie, H.T. Zhang, X.D. 4 Effects of tillage and crop rotation on soil microbial residues in a rainfed agroecosystem of northeast China
20、/Soil and Tillage Research/ Ding, X.L., Zhang, B., Zhang, X.D., Yang, X.M., Zhang, X.P. 3.401 2011 年114 卷4349页 2011.05.06 张旭东 丁雪丽 丁雪丽，张彬，张旭东，杨学明，张晓平 27 29 否 5 Net microbial amino sugar accumulation process in soil as influenced by different plant material inputs/Biology and Fertility of Soils/ Liang
21、, C., Zhang, X.D., Balser, T.C. 3.683 2007 年44 卷 1-7 页 2007.02.27 张旭东 梁超 梁超，张旭东，Teri C. Balser 22 22 是 6 Soil microbial community dynamics over a maize (Zea mays L.) growing season under conventional-andno-tillage practices in a rainfed agroecosystem/Soil and Tillage Research/ Zhang, B., He, H.B., D
22、ing, X.L., Zhang, X.D., Zhang, X.P., Yang, X.M., Filley, T.R. 3.401 2012 年124 卷153-160页 2012.05.19 张旭东 张彬 张彬，何红波，丁雪丽，张旭东，张晓平，杨学明，Timothy R. Filley 37 40 是 7 Determination of neutral sugars in soil by capillary gas chromatography after derivatization to aldononitrile acetates/Soil Biology & Biochemis
23、try/ Zhang, W., He, H.B., Zhang, X.D. 4.857 2007 年39 卷 2665-2669 页 2007.10.01 张旭东 张威 张威，何红波，张旭东 21 28 否 8 Long-term manure amendments reduced soil aggregate stability via redistribution of the glomalin-related soil protein in macroaggregates/ Scientific Reports/ Xie, H.T., Li, J.W., Zhang, B., Wang,
24、 L.F., Wang, J.K., He, H.B, Zhang, X.D. 4.259 2015 年 5 卷14687页 2015.10.01 李建伟，王连峰 解宏图 解宏图，李建伟，张彬，王连峰，汪景宽，何红波，张旭东 9 10 否 完成人情况 摘自辽宁省自然科学奖提名书中 “主要完成人情况表 ”中姓名、排名、行政职务、技术职称、工作单位、完成单位、对本项目贡献。 张旭东，第 1 完成人，研究员，中国科学院沈阳应用生态研究所 ， 中国科学院沈阳应用生态研究所。设计了项目主体研究方案，并带领研究团队主持或骨干参加完成研究的全部内容。把同位素示踪技术和土壤微生物残留物研究相结合，引领了土壤微
25、生物过程评价技术和微生物调控理论的发展，明确了土壤碳氮周转和微生物来源物质代谢与残留的关联。 何红波，第 2 完成人，研究员，中国科学院沈阳应用生态研究所 ， 中国科学院沈阳应用生态研究所。 建立了在 分子水平上定量区分土壤中 “ 新 ” 、 “ 老 ” 微生物残留物 /代谢物 的色谱 /质谱技术， 拓展了微生物来源组分在土壤碳氮循环中的动态指示作用 ， 阐明了真菌和细菌对碳氮底物同化利用的时间分异特性和微生物群落的接替作用 ， 实现了微生物过程和功能的长期评价 ，明确了外源碳氮在土壤中固持的关键机制 。 梁超，第 3 完成人，研究员，中国科学院沈阳应用生态研究所 ， 中国科学院沈阳应用生态研
26、究所。探索了土壤碳氮循环与微生物代谢物周转更新的关联机制，阐明了植物残体分解的微生物体外修饰和体内周转的微生物碳泵作用 。 张威，第 4 完成人，副研究员，中国科学院沈阳应用生态研究所 ， 中国科学院沈 阳应用生态研究所。建立了定量测定土壤微生物残留物的色谱技术，阐明了真菌和细菌对碳氮底物持续利用 的 能力和微生物群落的接替作用。 解宏图，第 5 完成人，副研究员，中国科学院沈阳应用生态研究所 ， 中国科学院沈阳应用生态研究所。阐明了稳定微生物来源组分对土壤碳氮组分转化过程与稳定性（保持）的调控作用 ，发现了真菌残留物 对团聚体的稳定性起重要作用 。 完成人合作关系说明 项目第一完成人与其他完
27、成人同属中国科学院沈阳应用生态研究所 “ 土壤生态与农业生态工程研究中心 ” ， 属于 土壤生物化学和生态学 研究团队，长期从事土壤碳、氮转化与循 环方面的研究工作。第一完成人与其他完成人以及其他完成人之间有多年的合作关系，共同发表多篇文章以及共同交叉完成多项项目。 技术发明奖公示 项目名称 有机污染土壤电动 -生物协同修复技术与应用 提名 者 中国科学院沈阳分院 提名意见 我单位认真审阅了该项目提名书及附件材料，确认全部材料真实有效，相关内容符合辽宁省 自然科学 奖 的提名要求。 该项目针对有机污染土壤修复技术中的重大瓶颈性难题，基于电动对生物的强化作用，开展了从原理、方法到技术的全链条创新
28、，发明了耐电的降解菌剂、功能电极和场强检测设备，提出了时空均衡 互补 的 电动 效应与 生物降解协同原理，以智能化控制系统和一体化设备为集成平台，形成了 集 40 余 项发明 （授权 14 项） 的有机污染土壤高效修复技术。电场构造、电场强度测量、效率加和协同控制 等 3 项技术 是该项目的重大突破。基于 高效功能菌剂、 主辅功能电极 、场强 在线监测仪器 等 原创成果，该技术在实用中电极间距达到了1m，建成了石油烃去除负荷 200 g/md 的修复工程，解决了石油污染土壤生物修复的低速、低效难题。 该项目取得授权发明专利 14 件，包括美国发明专利 1 件；登记软件著作权 8 项；获批企业标
29、准 3 项；发表论文 81 篇，包括 SCI 27 篇；出版专著 1 部。获沈阳市科技进步一等奖 和 东营市科技进步一等奖。 2016 年被遴选为中国环境保护产业协会颁布的国家重点环境保护实用技术（油田石油开采和石油化工污染土壤（场地）电动 -微生物修复技术）。近三年，采用该技术累计修复石油、多环芳烃 等有机 污染土壤 13.9 万吨，取得经济效益 1.92亿元，社会效益和环境效益显著。 对照辽宁省技术发明奖授奖条件， 提名该项目为 2018 年度 辽宁省技术发明奖一等奖。 项目简介 该研究属于资源与环境领域。 有机污染 土壤 是全球性重大环境问题，但经济实用的修复技术 却很匮乏，已经成为该领
30、域重大难题。生物修复技术具有经济安全、绿色环保等优点， 30 年来一直备受关注。然而生物技术普遍存在降解慢、效率低缺欠，且有 拖尾效应 ，导致在工程应用中受到很大制约。因此，开发与生物协同的高效组合技术，就成为了本行业的研发重点。 该项目发现，电动效应能够促进土壤中的有机污染物的生物降解，进一步研究表明：电动效应强化了生物和化学的 独立反应及交互作用， 克服了脱附、传质、电子受体等障碍因子，实现了 优势互补、效率叠加 。然而，生物与化学反应的最适条件不一致，反应高效期在时间上不同步，反应高效区在空 间上不均衡。由于电动和生物的不协同，导致两者在效率叠加时互有抵消，增速增效不显著。 为此，该项目
31、 以石油烃（ TPHs）、多环芳烃（ PAHs）等量大面广的有机污染 土壤 为研究对象， 围绕生物、电动及工艺组合，研究反应过程和耦合机制，发明了新材料、新设备、新方法，提出了协同修复原理： 确定生物与电动兼顾的条件 “窗口 ”， 建立 生物快速降解段；通过 切换运行，实现效率叠加的时空均衡互补。 通过技术集成和工程实证， 解决了污染土壤生物修复中的低速低效难题 。主要技术发明点如下： （ 1） 发明了与电动匹配的耐受型菌剂。 探索了电动效应对微生 物的激活 作用 ，选育了电场下能够高效降解 有机 污染物的功能菌株，创制了耐电复合菌剂。在场强 3V/cm 的条件下，土壤微生物量 (CFU)在
32、107 以上，降解高效期延长 13 倍。 （ 2） 发明了精准电场构造技术。 研发了系列功能电极、电场强度检测仪器，提出了电极矩阵排列 /极性切换 /空间旋转及迭代方法，建立了可在线修正的精准电场。电场覆盖率90%，场强与污染物浓度的空间分布适配率 80%，电动高效区扩大 30%，电动高效期延长 12 倍。 （ 3） 发明了有机污染土壤电动 -生物协同修复技术。 构建了生物、电动和调控三个单元模块，提 出了效率加和模型，建立了全过程为高效反应期、全区域为高效反应区的修复系统；同时提出了参数优选模型，由此反推得到最佳修复条件。 以智能控制系统及一体化设备为平台，集成了基于数十项发明的电动 -生物协同修复技术， 电极间距达到 1m，有机污染土壤的 修复 效率大幅提高，是现有生物修复技术最高效率 的 2.53.5 倍。 应用该研究成果，建成了万吨石油污染土壤异位修复工程和面积为 1 平方公里 的采油区污染地块原位修复工程 。核心性能指标远超国际同类技术：土壤 pH 71.5；电场覆盖 率
