守护黑土地“密码”，加强微生物资源保护

由于长期持续的高强度农业开发，东北地区黑土地微生物多样性显著下降，生态系统面临结构性危机，这不仅削弱了其应对气候变化的能力，也给农业可持续发展带来了影响。笔者认为，应当抓住“十五五”有利时机，加强黑土地微生物资源保护工作，着力实施资源战略储备、核心技术攻关、产业集群培育协同推进的发展模式，提升黑土地生态系统的稳定性和生产力。

中国科学院东北地理所的研究显示，微生物多样性每下降10%，黑土碳库稳定性就降低8%，有机碳分解速率减缓35%。同时，黑土地微生物群落结构改变，导致一些具有特殊功能的微生物数量减少或消失，使得研发新型生物肥料、生物农药等缺乏足够的本土资源。另外，黑土地是人类农业文明的重要发祥地之一，承载着丰富的历史和文化价值。例如，在东北一些地区推行将玉米秸秆还田覆盖在土地上的“梨树模式”，不仅能保水抗旱，还能让微生物物种得以留存和发展，这是对当地农业文化和历史遗产的一种传承和保护，体现了人与自然和谐共生的理念。而高强度的农业开发模式将导致黑土地所蕴含的历史和文化价值有所下降。可按照“存根脉、促转化、保安全”的总体思路，系统谋划、统筹推进、科学操作，完善黑土地微生物资源保护体制机制和政策措施。

构建“一库三中心”保护体系。立足国家生物安全战略布局，整合现有相关微生物种质库资源，加快构建以国家黑土地微生物种质资源总库为核心，统筹极端环境微生物采集中心、菌种功能鉴定与数据中心、功能微生物资源转化应用中心“三位一体”的综合性科研平台。总库可设在黑土地面积最大的黑龙江省境内，重点履行战略资源长期保藏与应急储备职能，三个中心分别承担样本采集标准化作业、功能数据系统化解析、产业转化精准对接等专业职能。

完善资源收集、培养与评估体系，全面布局长期定位采样网络。在东北黑土地核心区域，设置长期采样点，每年收集800份—1000份具有代表性的不同深度土壤样本。除土壤样本外，采集黑土地中植物根系及茎叶组织、根际土壤、有机肥投入品、水体及农业废弃物、湿地沉积物、稀有或濒危微生物生境等样本。建立黑土地深度微生物培养组。建立多学科交叉驱动的微生物培养组学技术，从长期定位样品中分离微生物优势类群及难培养类群，丰富黑土地深度微生物资源。构建微生物功能精准评估指标体系。建立包含微生物多样性、功能特性、生态适应性及遗传稳定性的评估指标体系，筛选出具有潜在应用价值的菌株，纳入资源库重点保存范围。

完善保藏技术和保藏网络。采用超低温冷冻、冷冻干燥和斜面传代等多种保藏技术，对不同类型微生物进行差异化保存，确保微生物在30年—50年内保持活性和遗传稳定性。构建覆盖东北三省一区的“省级总库—区域性分库（大小兴安岭、松嫩平原、三江平原、辽河平原等重点生态功能区）—野外动态监测站”三级保藏网络，建立黑土地微生物资源实时监测、动态评估、分级保护的工作机制，实现资源普查、活体保藏、数据更新的全链条闭环管理。建立严格的生物安全防护体系，防止病原微生物泄漏和交叉污染。定期对保藏资源进行备份，将重要菌株分别存储于主库和异地备份库，确保资源的安全性和完整性。

实施关键核心技术攻关工程。突破极端环境采样技术瓶颈，攻克永冻土层、冰封湖泊等特殊生境微生物活体捕获技术，确保菌种遗传信息的完整性与可溯性。建立多模态低温保藏体系，形成零下80℃超低温冷冻、液氮保存与真空冻干相结合的标准化保藏方案，制定《黑土地微生物资源保藏技术》国家标准。搭建高通量筛选技术平台，构建低温酶活性、抗逆基因等定向筛选模型，年度筛选高潜力菌种不少于5000株。经前期调研，建议东北三省一区与中国科学院微生物所、清华大学合成生物学团队等开展战略合作，共建“黑土地微生物基因编辑与合成重点实验室”“黑土地功能微生物组开发利用重点实验室”。相关省份可联合俄罗斯科学院远东分院创建“中俄寒区微生物资源联合研究中心”，建立跨境微生物数据共享机制。

明确重点领域产业化方向。设立黑土地微生物资源开发专项基金，推行“菌种资源+专利授权”市场化开发模式，依托哈尔滨新区等打造微生物经济产业示范园，培育微生物经济产业集群。在生物医药领域，重点开展抗肿瘤活性物质提取、抗菌及抗病毒活性物质分离、免疫调节化合物挖掘、低温疫苗佐剂研发；在生态治理领域，重点突破寒区有机污染物生物降解、冻土碳封存功能微生物应用瓶颈；在绿色工业领域，重点开发低温洗涤酶制剂、食品加工低温发酵菌种；在特色农产品培育与生产领域，筛选有益微生物，打造高附加值农产品品牌；在畜禽养殖领域，筛选有益乳酸菌、酵母菌等制作饲料添加剂，提升畜禽产品质量和产量。

作者单位：黑龙江省环境科学研究院