水圈環境中生活著數量巨大、遺傳與代謝方式多樣的微生物，它們在地球元素循環中發揮著關鍵的驅動作用。但是，人們對不同水圈生境中微生物的物種類群、代謝方式及其與生境相關的調控、群落形成與結構、群落代謝的生態功能以及與環境互作和演化等機制所知有限。本重大研究計劃擬選擇典型水圈生境，通過生命科學、地球科學、化學科學、信息科學、應用數學等學科交叉，發展和運用保真採樣、富集培養、原位監測、代謝分析、計算與仿真等新概念和新方法，在細胞、群落與宏觀生境三個層次上揭示水圈微生物、包括關鍵難培養微生物驅動碳氮硫等元素生物地球化學循環的新機制，完善生命與地球環境相互作用與協同演化的理論；同時，為應對全球變化、保護水圈生態服務功能、合理利用自然資源提供科學依據，為推動國民經濟與社會的可持續發展做出貢獻。
一、科學目標
選擇水圈生境，聚焦微生物參與的碳氮硫等元素生物地球化學循環過程，發現功能微生物（群）與環境之間相互作用的新類型，揭示元素循環與能量代謝新途徑及其對生態與地質過程的貢獻，闡明水圈微生物驅動碳氮硫等元素生物地球化學循環的機制。
二、核心科學問題
本重大研究計劃的核心科學問題是水圈生境中微生物驅動地球元素循環的機制。擬解決的核心科學問題如下：
（一） 水圈微生物參與碳氮硫等元素生物地球化學循環的宏觀機制與生態效應；
（二） 參與碳氮硫元素循環的水圈微生物群落形成及其與環境互作的機理；
（三） 水圈微生物物質與能量轉換和代謝的新途徑及新調控機制。
三、2019年度重點資助研究方向
本重大研究計劃聚焦「水圈生境中微生物驅動地球元素循環的機制」這一核心科學問題，研究不同水圈生境微生物群落形成、代謝規律、生態功能及環境響應與反饋的機制，加深對水圈微生物在地球元素循環中作用的綜合認知。2019年度重點資助方向如下：
（一）大洋重要微生物功能類群及其驅動碳氮硫循環的機制。
遠離大陸架的廣闊海域被稱為大洋，大洋是海洋的主體，約佔地球表面積的50%，在地球物質循環中起著重要作用。大洋深部多為低溫、高壓、終年黑暗環境，還存在熱液口、冷泉等多種特殊環境，蘊含大量未知微生物。該方向包括但不限於以下方面：
1.參與大洋儲碳、固氮、溫室氣體代謝等過程的重要功能微生物的群落形成及其與環境互作的機制；
2.海底極端環境（熱液、冷泉、海底以下深部等）微生物多樣性及其與環境的關係；
3.典型大洋生境關鍵功能微生物（群）的代謝新途徑及新調控機制；
4.典型大洋生境微生物功能群的時空分布及對碳氮硫循環的驅動和調節機制。
（二）近海與河口微生物驅動碳氮硫循環的機制。
近海與河口是物質轉化與能量流動最活躍的水圈環境之一，也是微生物與礦物交互作用形式最為多樣的水圈環境。該方向包括但不限於以下方面：
1.近海與河口生境微生物群落形成以及與環境互作的機制；
2.近海與河口微生物驅動碳氮硫循環的機制及元素循環之間的耦合機制；
3.近海與河口微生物對碳氮循環（特別是碳源或碳匯）的調節機制，包括對低氧區形成和消亡的影響；
4.近海與河口透光層微生物能量代謝與碳氮硫等元素循環的新途徑。
（三）微生物在流域水體（河流、湖泊、溼地等）碳氮硫循環中的驅動機制及生態效應。
河流、湖泊和溼地具有高度的環境異質性和微生物群落多樣性，是碳氮轉化的主要場所，固定的有機碳相當於海洋固碳總量的近40%。該方向包括但不限於以下方面：
1.微生物介導的碳氮硫生物地球化學過程及其耦合機制和生態效應；
2.典型河流、湖泊和溼地等生境微生物群落形成及其與環境互作的機制；
3.驅動流域碳氮硫轉化與循環的微生物代謝新機制。
（四）陸地特殊水生生境微生物碳氮硫代謝的特點及環境適應機制。
熱泉、鹽湖、冰川、礦山酸性排水、巖溶地下水等均為陸地特殊生境，這些生境中的微生物具有獨特的環境適應和生長代謝機制，蘊含著探索微生物代謝多樣性發生和演化的線索。該方向包括但不限於以下方面：
1.陸地特殊水生生境中微生物群落形成及其與環境互作的機制；
2.關鍵功能微生物（群）特殊能量代謝以及驅動有機物合成與碳氮硫元素循環的分子機制。
四、項目遴選的基本原則
1.創新性：申請人應根據本重大研究計劃的科學目標提出項目申請，申請書應明確提出創新性的科學假說，闡述擬研究科學問題的意義，研究成果應對認識微生物在碳氮硫地球化學循環中的作用有清晰的新貢獻。
2.學科交叉：學科交叉是本重大研究計劃的突出特點，本重大研究計劃鼓勵並優先支持體現實質性學科交叉（即同時具備研究內容和研究團隊的交叉和融合）的項目申請。
3.新技術方法：本重大研究計劃鼓勵並優先支持通過研發和運用新技術方法開展水圈微生物研究的項目申請。
五、2019年度資助計劃
2019年度擬資助培育項目20-25項, 資助期限為3年，直接費用資助強度約為80-100萬元/項，優先支持探索性強、有望開拓新方向的研究申請，培育項目申請書中研究期限應填寫為「2020年1月1日-2022年12月31日」；擬資助重點支持項目10-11項，資助期限為4年，直接費用資助強度約為250-350萬元/項，優先支持有較好工作積累、有望取得重要突破的研究申請，重點支持項目申請書中研究期限應填寫「2020年1月1日-2023年12月31日」。
六、申請要求及注意事項
（一）申請條件。
本重大研究計劃項目申請人應當具備以下條件：
1.具有承擔基礎研究課題的經歷；
2.具有高級專業技術職務（職稱）。
在站博士後研究人員、正在攻讀研究生學位以及無工作單位或者所在單位不是依託單位的人員不得作為申請人進行申請。
（二）限項申請規定。
1. 申請人同年只能申請1項重大研究計劃項目（其中：重大研究計劃項目中的集成項目和戰略研究項目除外）；上一年度獲得重大研究計劃項目（不包括集成項目和戰略研究項目）資助的項目負責人，本年度不得作為申請人申請重大研究計劃項目。
2. 申請和承擔項目總數的限制規定。
（1）高級專業技術職務（職稱）人員申請和承擔項目總數：具有高級專業技術職務（職稱）的人員，申請（包括申請人和主要參與者）和正在承擔（包括負責人和主要參與者）以下類型項目總數合計限為 3 項：面上項目、重點項目、重大項目、重大研究計劃項目（不包括集成項目和戰略研究項目）、聯合基金項目、青年科學基金項目、地區科學基金項目、優秀青年科學基金項目、國家傑出青年科學基金項目、重點國際（地區）合作研究項目、直接費用大於 200 萬元/項的組織間國際（地區）合作研究項目（僅限作為申請人申請和作為負責人承擔，作為主要參與者不限）、國家重大科研儀器研製項目（含承擔國家重大科研儀器設備研製專項項目）、基礎科學中心項目、資助期限超過 1 年的應急管理項目以及資助期限超過 1 年的專項項目[特殊說明的除外；應急管理項目中的局（室）委託任務及軟課題研究項目、專項項目中的科技活動項目除外]。
（2）不具有高級專業技術職務（職稱）人員申請和承擔項目總數：作為申請人申請和作為項目負責人正在承擔的項目數合計限為 1 項； 在保證有足夠的時間和精力參與項目研究工作的前提下，作為主要參與者申請或者承擔各類型項目數量不限。晉升為高級專業技術職務（職稱）後，原來作為負責人正在承擔的項目計入申請和承擔項目總數範圍，原來作為主要參與者正在承擔的項目不計入。
3. 計入申請和承擔項目總數的部分項目類型的特殊要求。
（1）優秀青年科學基金項目和國家傑出青年科學基金項目申請時不計入申請和承擔總數範圍；正式接收申請到自然科學基金委作出資助與否決定之前，以及獲得資助後，計入申請和承擔總數範圍。
（2）基礎科學中心項目申請時不計入申請和承擔總數範圍；正式接收申請到自然科學基金委作出資助與否決定之前，以及獲得資助後，計入申請和承擔總數範圍。基礎科學中心項目負責人及主要參與者（骨幹成員）在結題前不得作為申請人申請重大研究計劃項目。
（3）國家重大科研儀器研製項目（部門推薦）獲得資助後，項目負責人在準予結題前不得作為申請人申請重大研究計劃項目。
（三）申請注意事項。
1.申請書報送日期為2019年4月8-12日16時。
2.項目申請書採用在線方式撰寫。對申請人具體要求如下：
（1）申請人在填報申請書前，應當認真閱讀本項目指南和《2019年度國家自然科學基金項目指南》中申請須知和限項申請規定的相關內容，不符合項目指南和相關要求的申請項目不予受理。
（2）本重大研究計劃旨在緊密圍繞核心科學問題，將對多學科相關研究進行戰略性的方向引導和優勢整合，成為一個項目集群。申請人應根據本重大研究計劃擬解決的具體科學問題和項目指南公布的擬資助研究方向，自行擬定項目名稱、科學目標、研究內容、技術路線和相應的研究經費等。
（3）申請人登錄科學基金網絡信息系統https://isisn.nsfc.gov.cn/（沒有系統帳號的申請人請向依託單位基金管理聯繫人申請開戶），按照撰寫提綱及相關要求撰寫申請書。
（4）申請書中的資助類別選擇「重大研究計劃」，亞類說明選擇「重點支持項目」或「培育項目」，附註說明選擇「水圈微生物驅動地球元素循環的機制」，根據申請的具體研究內容選擇相應的申請代碼。
培育項目和重點支持項目的合作研究單位不得超過2個。
（5）申請人應當按照重大研究計劃申請書的撰寫提綱撰寫申請書，在「立項依據與研究內容」部分，要首先說明本項目符合指南中的哪一個資助方向。在論述部分，應明確提出假說，論述其科學意義和依據，以及對解決本重大研究計劃核心科學問題、實現本重大研究計劃科學目標的貢獻。
如果申請人已經承擔與本重大研究計劃相關的其他科技計劃項目，應當在申請書正文的「研究基礎與工作條件」部分論述申請項目與其他相關項目的區別與聯繫。
（6）申請人應當認真閱讀《2019年度國家自然科學基金項目指南》中預算編報須知的內容，嚴格按照《國家自然科學基金資助項目資金管理辦法》《項目資金管理有關問題的補充通知》以及《國家自然科學基金項目資金預算表編制說明》的具體要求，按照「目標相關性、政策相符性、經濟合理性」的基本原則，認真編制《國家自然科學基金項目預算表》。多個單位共同承擔一個項目的，項目申請人和合作研究單位的參與者應當分別編制項目預算，經所在單位審核後，由申請人匯總編制。
（7）申請人完成申請書撰寫後，在線提交電子申請書及附件材料，下載列印最終PDF版本申請書，並保證紙質申請書與電子版內容一致。
（8）申請人應及時向依託單位提交籤字後的紙質申請書原件以及其他特別說明要求提交的紙質材料原件等附件。
3.依託單位應對本單位申請人所提交申請材料的真實性、完整性和合規性進行審核；對申請人申報預算的目標相關性、政策相符性和經濟合理性進行審核，並在規定時間內將申請材料報送國家自然科學基金委員會。具體要求如下：
（1）應在規定的項目申請截止日期（2019年4月12日16時）前提交本單位電子版申請書及附件材料，並統一報送經單位籤字蓋章後的紙質申請書原件（一式一份）及要求報送的紙質附件材料。
（2）提交電子版申請書時，應通過信息系統逐項確認。
（3）報送紙質申請材料時，還應包括本單位公函和申請項目清單，材料不完整不予接收。
（4）可將紙質申請材料直接送達或郵寄至國家自然科學基金委員會項目材料接收工作組。採用郵寄方式的，請在項目申請截止時間前（以發信郵戳日期為準）以快遞方式郵寄，以免延誤申請，並在信封左下角註明「重大研究計劃項目申請材料」。
4.申請書由國家自然科學基金委員會項目材料接收工作組負責接收，材料接收工作組聯繫方式如下：
通訊地址：北京市海澱區雙清路83號，國家自然科學基金委員會項目材料接收工作組（行政樓101房間）
郵 編：100085
聯繫電話：010-62328591
5.本重大研究計劃諮詢方式：
國家自然科學基金委員會生命科學部交叉融合科學處
聯繫電話：010-62329221
（四）其他注意事項。
1.為實現重大研究計劃總體科學目標和多學科集成，獲得資助的項目負責人應當承諾遵守相關數據和資料管理與共享的規定，項目執行過程中應關注與本重大研究計劃其他項目之間的相互支撐關係。
2.為加強項目的學術交流，促進項目群的形成和多學科交叉與集成，本重大研究計劃將每年舉辦一次資助項目的年度學術交流會，並將不定期地組織相關領域的學術研討會。獲資助項目負責人應參加本重大研究計劃指導專家組和管理工作組所組織的上述學術交流活動，並認真開展學術交流。