公益性行业( 农业) 科研专项项目申报书
项 目 名 称: 功能性微生物制剂在农业副产物资源化利用中的研究
与示范
项目组织单位: 农业部 项目申报单位: 福建省农业科学院 项目首席专家: 刘波博士、 研究员
中华人民共和国农业部 二〇一二年四月
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编写说明
1、 本申报书由项目申报单位组织编写。
2、 突出农业产业特点, 切实围绕产业需求开展科研攻关与集成; 突出实用技术开发和
示范应用, 预期目标量化; 突出联合协作, 加强组织实施的管理创新。 3、 字数控制在5000～7000字, A4纸双面打印。
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一、 技术需求分析
中国是农业大国, 农业种植业、 农业养殖业、 食用菌产业和农产品加工业等生产过程大量的农业副产物, 农作物副产物占整个生物产量的50-90%; 如畜禽粪便排放量超过40亿吨, 畜禽粪便中的N、 P含量约相当于中国同期施用化肥量的80%和60%; 农作物秸秆年产量达7.8亿吨(干物质量), 比粮食总产量还要多; 食用菌有机副产品的产量就达0.55亿吨, 占食用菌总产量的60%? , 甘薯淀粉加工过程则70%的生物产量成了副产物。大部分农作物副产物都被当作废料抛弃, 一方面造成巨大资源浪费, 另一方面造成严重环境污染。
农业副产物的资源化过程需要大量的功能性微生物, 对动物排泄物、 植物木质素、 植物纤维、 植物淀粉等农业副产物的物料进行微生物转化。适应不同性质物料的微生物筛选、 物料分解能力、 发酵转化机理、 微生物制剂生产工艺成为技术需求的关键。围绕着农业副产物微生物转化, 开发出适应农业种植业、 农业养殖业、 食用菌产业和农产品加工业等副产物资源化的功能性微生物制剂, 将农业副产物发酵转化, 形成资源生产出生物饲料、 生物基质、 生物肥料、 生物原料, 对于提升农业生产效率, 资源循环利用率, 农民增收具有重要意义。
中国农业发展已进入转型期, 科学发展、 持续发展已成为现代农业发展的要求。如何科学、 高效地转化农业副产物对于促进资源可持续利用、 发展循环农业, 促进产业转型升级, 有效保护生态环境具有重要意义, 是实现国家可持续发展战略的技术需求。微生物处理法具有环保、 高效、 节能等特点, 能从源头上控制农业副产物对环境的污染, 采用微生物处理的循环利用途径是一种环境安全的有效方法, 能够有效解决二次污染问题, 还可产生巨大的经济效益, 因此农业有机副产物微生物资源化利用, 不但能够净化生活环境, 还能够产生巨大的经济效益, 增加农民的收入, 促进新农村的建设。
二、 国内外研究进展
在大田农作物( 水稻、 玉米、 麦类、 薯类、 豆类等) 生产过程产生的秸秆, 茶
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叶和果树修剪后的枝叶; 在植物产品加工过程产生的废渣( 薯渣、 蔗渣、 玉米粉渣、 豆渣、 茶渣等) 及果蔬加工后的残次品; 在畜禽养殖业生产过程产生的畜禽粪便, 食用菌生产过程产生的菌糠和菌棒以及大型生物制品( 酿酒业、 食用油、 味精和生物制药) 企业加工过程中产生的氨基酸、 饼粕、 酒糟和药渣等等。经过人工接种功能微生物制剂, 促进有机农业副产品, 提高终产品的质量, 生产生物有机肥等产品国内外都开展了大量的相关研究。
利用农业副产物转化成生物有机肥已商品化的菌剂有日本EM菌剂、 酵素菌等。中国当前得到农业部正式批准的有机物料腐熟剂有15个, 临时登记产品9个。当前菌剂的研究正朝着高效、 多功能、 抗逆性强、 方便使用方向发展。
植物性副产物经微生物发酵后形成的生物饲料, 营养价值改进, 适口性好, 消化率高, 饲料成本低, 广泛用于怀孕母猪、 哺乳仔猪、 蛋鸡、 蛋鸭、 奶牛、 鱼等。在美国, 乔治亚州立大学研究人员将花生壳经粉碎蒸煮, 在60℃左右时加入1％的干酵母粉发酵制作高蛋白牛饲料; 在中国刘平刚等用花生秸秆、 甘薯藤和玉米秸秆以1:1:2配比进行混合青贮, 添加发酵液或乳酸菌制剂能显著改进青贮原料品质。
在畜禽养殖业环境污染问题上, 采用微生物发酵处理技术在除臭、 杀菌和提高粪便营养价值等方面都具有明显的优势。当前在国内使用的 ”洛东式发酵舍畜禽养殖”模式是由日本研发推广的发酵舍零排放环保畜禽养殖技术, 已在日本推广使用了二十多年, 现在日本60%以上畜禽养殖场使用该技术。中国最早在 4月由莆田市永明生物环保机械工程公司自日本引进该技术,当前在中国还处于初步推广试用阶段, 至 12月在福建省的莆田市、 厦门市、 漳州市、 山东省的淄博市、 黑龙江的克东县等开始投入试使用, 福建省集美区已建成两个”日本洛东式发酵畜禽养殖”模式试验场。朱宗强等人采用青草、 干稻草或菜叶等含氮比较低的农业有机废弃物作沼气发酵原料, 用鲜猪粪或尿素等高含氮物质调节碳氮比进行沼气发酵。
中国是食用菌生产大国, 年产量居世界首位, 占全世界总产量的70%以上。同时, 以食用菌副产物作为原材料, 利用功能微生物能够生产出耐储存、 具有独特风味的各种食品。如利用酵母菌、 乳酸菌、 醋酸菌等发酵生产不同风格的酒、 醋类产品; 利用霉菌、 酵母、 乳酸菌等发酵大豆等可生产具有独特风味的豆腐乳、 豆豉、 酱油等
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产品; 利用乳酸菌等发酵果蔬可制成酸菜、 泡菜等腌制产品。
综上所述, 当前国内外对农产品生产过程的有机副产物资源转化进行了部分的探索研究, 但所采用的技术都还不很成熟, 且综合利用程度低, 离规模化、 商业化应用还有很大的距离。本研究以农业副产物为原材料, 利用功能性微生物制剂发酵生产生物育苗基质、 生物肥料、 生物饲料和生物能源前体, 系统进行农业副产物的综合利用研究, 使农业副产物资源得到充分高效利用。不但可增加农业种植业附加经济效益, 延长产业链, 提高中国农业的竞争力, 还能够保护生态环境。农业生产过程有机副产物资源转化与利用中的研究与应用, 是当前紧迫任务之一。鉴于当前对农业副产物利用, 均为单一效益的单项技术研究。应加强配套技术和相关技术的研究和集成, 组织相关单位进行联合研究, 完善技术体系, 使单项技术经过集成优化, 实现多级利用, 向综合技术转化, 增加附加值, 提高生态和经济效益, 促进综合利用技术的推广应用。
三、 已有工作基础
项目主持单位福建省农业科学院承担着”农业部农业环境重点实验室福州农业环境科学观测实验站”、 ”农业部农业微生物重点实验室东南区域农业微生物资源利用科学观测实验站”、 ”农业部热带作物重点实验室福州热带作物科学观测实验站”、 ”国家引进国外智力成果示范推广基地( 生物技术) ” ”福建省生物农药工程研究中心”和”福建省农业生物药物工程技术研究中心”、 与德国波恩大学共同建立”中德生物防治合作实验室”, 联合招收德国波恩大学的博士生, 组建了福建省农业科学院微生物创新团队。拥有从12个国家采集来到的5400多个芽孢杆菌沙土样本保存库。建立了微生物菌种种质资源库; 已开展多种功能性微生物研究, 包括高效生物杀虫剂BtA, 青枯病生物杀菌剂ANTI8098A, 枯萎病生物杀菌剂JK-2, 青枯病免疫抗病接种剂-鄂鲁冷特, 枯萎病免疫抗病接种剂-恩豆怀特, 土壤生物杀线剂-担子肥药等一批生物农药等, 对其生防菌的生物学特性、 生防机理、 生物农业生产工艺等方面均进行了大量的研究, 并进行了田间应用; ”无害化畜禽养殖微生物发酵床工程化技术研究与示范”经过技术鉴定, 研究整体水平达到国际领先。研究成果获福建省科技奖二等奖, 在福建、 广东、 江西、 四川、 山东、 湖南等地进行了累计近百万头的养猪实验, 取得了很好的效果,
新版技术需求分析样本
