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1、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二一二年四月编写说明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50007000字，A4纸双面打印。一、技术需求分析我国是农业大国，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50-9
2、0%；如畜禽粪便排放量超过40亿吨，畜禽粪便中的N、P含量约相当于我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
3、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。我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，可以有效
4、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，不但可以净化生活环境，还可以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。通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
5、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。我国目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，营养价值改善，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；在我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善青贮原料品质。在
6、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。目前在国内使用的 “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。我国最早在2005年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,目前在我国还处于初步推广试用阶段，至2006年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
7、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。我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，利用功能微生物可以生产出耐储存、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，目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
8、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。不仅可增加农业种植业附加经济效益，延长产业链，提高我国农业的竞争力，还可以保护生态环境。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。鉴于目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，使单项技术通过集成优化，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
9、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
10、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”通过技术鉴定，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，完全消除了养殖污染，实现了猪粪的资源化利用。福建省农业科学院在农业废弃物资源合理高效循环利用及农业生态环境评价方面，着力以南方特色食用菌产业为核心，创新并构建了南方丘陵区
11、农田秸秆菌业开发的耦合体系。已建国家级和省级科技创新与国际交流平台5个，并与参加企业建立长期稳定的合作关系。近5年来，先后获省部级科技奖12项，发明专利6项 ，出版专著7本，发表论文80余篇。已建立了一批试验、示范基地及长期定位站点，以评价食用菌有机副产品的生态环境安全。通过科企协作，已利用杏鲍菇菌渣成功栽培出双孢蘑菇，利用双孢蘑菇子实体开发出蘑菇酱油，推广利用食用菌下脚料开展肉鸡健康养殖1万多羽，并以菌渣为主要原料研制出水稻、蔬菜等作物的菌渣专用肥22个，取得显著经济、社会效益。福建省农业科学院在农业固体废弃物资源化和新型肥料研发方面，建立了高温纤维素分解菌、蛋白酶产生菌等菌株分离和筛选的方
12、法，筛选并保藏高温纤维素分解菌、高温蛋白酶产生菌等微生物功能菌株60多株，通过不同类型的微生物菌株的优化组合和现代生物工程发酵技术，研制出拥有自主知识产权的微生态调节剂CHM-2。先后与福建省永安智胜、三明化工、顺昌富宝、福建省龙得宝有限公司等合作，联合开展肥料产品研发与技术攻关，并建立肥料中试车间、拥有小型圆盘造粒机、挤压圆粒机等设备，同时建成一条年产10万吨全自动BB肥生产线，现已取得近30个肥料登记证，因此本单位在研发人员、肥料中试设备及相关研究基础等方面都具备较好条件。同时本项目集合国内农业微生物行业最优秀的科研力量，包括了福建省农业科学院（含农业生物资源研究所、农业生态研究所、土壤肥
13、料研究所和作物研究所）、中国农业科学院（含中国农业微生物菌种保藏管理中心、农业环境与可持续发展研究所、植物保护研究所）、中国热带农业科学院热带生物技术研究所、华中农业大学生命科学技术学院（含农业微生物国家重点实验室）、福建农林大学植物保护学院。联合申请单位在微生物资源收集、保存、鉴定，农业资源利用与转化，农业微生物产品如生物肥料、生物农药、生物饲料和生物原料等的研发与应用方面开展了大量工作，成果显著。2003年以来，承担了国家973、863、科技攻关、国家基金项目、农业部相关计划以及省科技重点等各类微生物制剂项目共200多项。项目的实施有利于资源共享，科研协作，提高我国农业副产物资源利用与转化
14、的水平。四、项目主要内容1功能性微生物制剂菌种资源筛选及其发酵工艺的研究与应用针对农业种植业、养殖业、食用菌业和农产品加工业等生产过程产生的副产物，筛选相应的降解转化微生物、建立菌种保存资源库。优化发酵工艺与制剂工艺，建立功能性微生物制剂工业化生产标准与操作规程，为我国农业副产物微生物资源转化研究与应用提供资源基础。1) 功能性微生物资源收集与筛选：采集全国不同生态类型生境微生物，重点是芽孢杆菌，对其进行收集、保存、鉴定、分类，建立农业微生物功能菌株的种质资源库；2) 功能菌株微生物学及其作用机理：开展功能微生物（降解微生物、腐熟微生物、固氮微生物、降污微生物、拮抗微生物等）的筛选、活性物质分
15、析、功能基因研究、生物酶（蛋白酶、纤维素酶、淀粉酶、脂肪酶等）的研究；3) 发酵工艺技术与制剂研究与应用：以实现产品工业化为导向优化功能菌株的发酵工艺，根据目标菌株有效成份的特性，采用生物吸附、纳滤、喷雾干燥等技术，建立高效的回收工艺，研制微生物发酵剂、腐熟剂和堆肥剂等；4) 制剂工业化生产标准与操作规程：根据不同类别和不同使用目的的功能菌株建立发酵效价评价指标，建立相应发酵产物效价评定的操作规程。2功能性微生物制剂在农业种植业生产过程副产物资源转化与利用中的研究与应用针对农业种植业生产与加工过程中产生大量的副产物，如果茶修剪、疏果和收获时产生的残次果、修剪枝条和秸秆开展生物有机肥、生物基质和生物能源前体原料的创新和副产物返园技术研究；细菌、酵母和霉菌混合固体发酵生产生物饲料研究；乳酸发酵蜜饯、果汁、果醋的研发，实现果茶生产过程副产物资源转化。1) 茶叶修剪枝条资源转化与利用：开展茶树修剪物栽培食用菌技术的研究，研发出可行的原料配方、适生栽培和菌渣返园技术，提供“茶菌肥”结合循环利用的技术途径。2) 梨树修剪枝条资源转化与利用：开展梨树修剪物栽培食用菌技术和微生物制剂发酵有机肥的研发，提出梨树修剪副产物栽培食用菌和生产有机肥的原料配方。3) 莲雾疏果产物和残次果资源转化技术与利用：利用莲雾疏果产物和残次果，开展乳酸发酵优良菌株筛选和蜜饯、果汁、果醋研发，优化
