养殖业来源的污染物加剧了农田土壤中重金属、抗生素及其抗性基因的积累，形成了养殖场地复合污染土壤，威胁生态环境安全。针对寒冷区养殖场地复合污染土壤，目前亟待开发可兼具稳定重金属且去除抗生素的修复技术，建立新型高效耐低温土壤修复材料，阐释复合污染土壤的修复机制，厘清土壤微生物群落结构和抗性基因对修复过程的响应。 

鉴于此，中国科学院沈阳应用生态研究所“环境生态工程创新组群”以辽宁省典型畜禽养殖场地污染土壤为研究对象，分析了畜禽养殖场地重金属、抗生素及抗性基因的迁移机制，评估了畜禽养殖污染导致的生态风险，建立了一种新型草螺菌-菌糠生物炭土壤修复材料，实现了低温条件下畜禽养殖场地重金属-抗生素复合污染土壤高效修复。利用高通量测序和基因芯片等技术，阐明了草螺菌与土著微生物对土壤重金属、抗生素及其诱导的抗性基因的削减机制，明晰了环境因子与微生物群落在土壤修复过程中的相互关系，加深了对生物炭基微生物材料修复重金属-抗生素复合污染土壤作用机制的理解。上述材料已被应用于辽宁省鞍山市岫岩县及海城市禽养殖场地污染土壤修复示范工作中。 

基于开发的菌剂及复合材料，获得了2项发明专利（2023）授权，为复合污染农田土壤修复提供有力技术支撑。巩宗强研究员为第一发明人，特别研究助理张晓蓉博士为第二发明人。 

菌糠生物炭-草螺菌复合材料对重金属-抗生素复合污染土壤修复的微生物学作用机制

授权专利

上述研究成果分别以“Environmental risks caused by livestock and poultry farms to the soils: Comparison of swine, chicken, and cattle farms”、“Joint effects of bacterium and biochar in remediation of antibiotic-heavy metal contaminated soil and responses of resistance gene and microbial community”和“Response characteristics and functional predictions of soil microorganisms to heavy metals, antibiotics, and their resistance genes originating from different animal farms amended with Herbaspirillum huttiense”为题发表在Journal of Environmental Management（2022）、Chemosphere（2022）和Environmental Research（2024）杂志上。张晓蓉为文章第一作者，巩宗强为通讯作者，系列研究得到了国家重点研发计划课题资助。 

论文链接如下: 

https://doi.org/10.1016/j.envres.2024.118143 　

https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.115320 

https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.134333