【正文】 公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項項目申報書項 目 名 稱：功能性微生物制劑在農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物資源化利用中的研究與示范 項目組織單位：農(nóng)業(yè)部 項目申報單位：福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 項目首席專家：劉波博士、研究員 中華人民共和國農(nóng)業(yè)部二〇一二年四月編寫說明本申報書由項目申報單位組織編寫。突出農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)特點，切實圍繞產(chǎn)業(yè)需求開展科研攻關(guān)與集成；突出實用技術(shù)開發(fā)和示范應(yīng)用，預(yù)期目標(biāo)量化；突出聯(lián)合協(xié)作，加強組織實施的管理創(chuàng)新。字?jǐn)?shù)控制在5000～7000字，A4紙雙面打印。一、技術(shù)需求分析我國是農(nóng)業(yè)大國，種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、食用菌產(chǎn)業(yè)和農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)等生產(chǎn)大量的農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物，農(nóng)作物副產(chǎn)物占整個生物產(chǎn)量的5090%，如畜禽糞便年排放量超過40億噸，畜禽糞便中的N、P含量約相當(dāng)于我國同期施用化肥量的80%和60%；（干物質(zhì)量），比2011年創(chuàng)新高的糧食總產(chǎn)量（）還要多36%；，占食用菌總產(chǎn)量的70%多，甘薯淀粉加工過程則70%的生物產(chǎn)量成了副產(chǎn)物。大部分農(nóng)作物副產(chǎn)物都被當(dāng)作廢料拋棄，一方面造成巨大資源浪費，另一方面造成嚴(yán)重環(huán)境污染。亟待通過具有環(huán)保、高效、節(jié)能等特點微生物技術(shù)轉(zhuǎn)化利用農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物，實現(xiàn)資源的循環(huán)利用。我國農(nóng)業(yè)發(fā)展已進入轉(zhuǎn)型期，科學(xué)發(fā)展、持續(xù)發(fā)展已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的要求。如何科學(xué)、高效地轉(zhuǎn)化農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物對于促進資源可持續(xù)利用、發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)，促進產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，有效保護生態(tài)環(huán)境具有重要意義，是實現(xiàn)國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的技術(shù)需求。微生物處理法具有環(huán)保、高效、節(jié)能等特點，能從源頭上控制農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物對環(huán)境的污染，采用微生物處理的循環(huán)利用途徑是一種環(huán)境安全的有效方法，可以有效解決二次污染問題，還可產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。功能性微生物制劑是針對動物排泄物、植物木質(zhì)素、植物纖維、植物淀粉等農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物的物料進行分解、發(fā)酵轉(zhuǎn)化等資源化過程的特定微生物菌劑。開發(fā)出適應(yīng)農(nóng)業(yè)種植業(yè)、農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖業(yè)、食用菌產(chǎn)業(yè)和農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)等副產(chǎn)物資源化的功能性微生物制劑，將農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物發(fā)酵轉(zhuǎn)化，形成資源，生產(chǎn)出生物飼料、生物基質(zhì)、生物肥料、生物農(nóng)藥、生物原料等，其技術(shù)關(guān)鍵是篩選出適應(yīng)不同性質(zhì)物料的微生物菌株，明確其物料分解能力、發(fā)酵轉(zhuǎn)化機理，及其微生物制劑生產(chǎn)工藝。因此本項目技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，具有現(xiàn)實的社會、生態(tài)和經(jīng)濟效益。二、國內(nèi)外研究進展微生物的活動對農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化的質(zhì)量和腐熟進程起關(guān)鍵作用，例如木霉屬（Trichoderma） 、曲霉屬（Aspergillus）、青霉屬（Penicillium)）、枝頂孢霉屬（Acremonium）的真菌具有很強的纖維素分解能力。研究表明農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物中纖維素的降解是多種微生物的協(xié)同作用，固氮菌和纖維素分解菌能相互利用分解產(chǎn)物作為養(yǎng)分，提高降解效能。接種外源微生物菌劑可以明顯加速有機物的分解，促進農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化物料快速腐熟，縮短腐熟周期，進而提高農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化品質(zhì)和效率。其技術(shù)關(guān)鍵是適宜的功能性微生物篩選和有利于微生物功能發(fā)揮的制劑工藝及產(chǎn)品生產(chǎn)。農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物的微生物轉(zhuǎn)化利用正在成為研究熱點，許多國家在功能性微生物篩選、物料分解能力、發(fā)酵轉(zhuǎn)化機理、微生物制劑生產(chǎn)工藝等進行了大量研究。在發(fā)達(dá)國家，農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物的資源化和循環(huán)利用具有較高研究水平。美國喬治亞州立大學(xué)研究人員將花生殼經(jīng)粉碎蒸煮，在60℃左右時加入1％的干酵母粉發(fā)酵制作高蛋白牛飼料；微生物肥料方面日本東京大學(xué)篩選組建了可以快速分解發(fā)酵稻草的微生物組合，篩選出一株放線菌株并將其接種于畜禽糞便中，能夠使NHH2S 和VFA 等物質(zhì)很快消失，以減少臭味。英格蘭赫爾大學(xué)開展了堆肥發(fā)酵過程微生物活性的研究，芬蘭赫爾辛基大學(xué)研究了堆肥發(fā)酵中功能微生物種群多樣性的變化；在生物基質(zhì)方面如美國康奈爾大學(xué)研制了復(fù)合基質(zhì)A和B、加利福尼亞大學(xué)的VC培養(yǎng)土以及英國的GCRI配合物。在我國，從事農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物資源化研究團隊，廣泛開展了微生物資源收集、保存、鑒定，農(nóng)業(yè)微生物基因資源研究、評價、開發(fā)、利用研究，在農(nóng)業(yè)種植業(yè)副產(chǎn)物方面，利用甘蔗濾泥研究開發(fā)出生物有機肥，利用麩酸廢水開發(fā)有機無機復(fù)混肥在無公害茶葉、蔬菜上應(yīng)用。在農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖業(yè)副產(chǎn)物方面，開發(fā)了豬糞降解菌劑、發(fā)酵劑、除臭劑、腐熟劑等，開展豬場微生物養(yǎng)殖除臭和豬糞資源轉(zhuǎn)化為生物肥料、生物農(nóng)藥、生物飼料和生物基質(zhì)等。在食用菌產(chǎn)業(yè)副產(chǎn)物方面，已利用杏鮑菇菌渣開展二次食作菌栽培，成功栽培出雙孢蘑菇，雙孢蘑菇等菇腳、碎菇開發(fā)調(diào)味劑工藝，及利用菌渣開發(fā)出了蔬菜專用有機肥、生產(chǎn)生物黑炭和青貯飼料等。在農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)副產(chǎn)品方面，選育并富集蛋白能力強的酵母菌、高蛋白酶功能菌、高纖維素酶功能菌、高溫纖維素分解菌、等微生物功能菌株，建立了適宜酒糟、餅粕、茶渣、淀粉渣發(fā)酵轉(zhuǎn)化的技術(shù)體系。從總體情況看，針對農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物的微生物資源化利用問題上，主要側(cè)重于微生物對物料的轉(zhuǎn)化過程的條件和影響因素研究，對功能微生物制劑本身的作用研究不夠深入；另外，各項技術(shù)（肥料化、飼料化等）的研究與應(yīng)用單獨開展，忽略技術(shù)之間的協(xié)同效應(yīng)，造成了目前關(guān)于功能微生物制劑轉(zhuǎn)化利用農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物的所有技術(shù)都還不夠系統(tǒng)和成熟，綜合利用程度相當(dāng)?shù)?，離規(guī)?；⑸虡I(yè)化還有距離。因此，組織國內(nèi)農(nóng)業(yè)微生物行業(yè)高水平研究力量的相關(guān)單位進行聯(lián)合研究，完善技術(shù)體系，使單項技術(shù)通過集成優(yōu)化，實現(xiàn)多級利用，向綜合技術(shù)轉(zhuǎn)化，是提高我國農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品資源轉(zhuǎn)化科技自主創(chuàng)新能力的重要措施，是當(dāng)前科技服務(wù)農(nóng)業(yè)的緊迫任務(wù)之一。三、已有工作基礎(chǔ)本項目集合國內(nèi)農(nóng)業(yè)微生物行業(yè)最優(yōu)秀的科研力量，項目單位包括了福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院、中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)（農(nóng)業(yè)微生物國家重點實驗室）、福建農(nóng)林大學(xué)。聯(lián)合申請單位在微生物資源收集、保存、鑒定，農(nóng)業(yè)資源利用與轉(zhuǎn)化，農(nóng)業(yè)微生物產(chǎn)品如生物肥料、生物農(nóng)藥、生物飼料和生物原料等的研發(fā)與應(yīng)用方面開展了大量工作，成果顯著。2003年以來，承擔(dān)了國家973項目、863計劃、國家支撐項目、國家星火計劃、國家自然基金項目、農(nóng)業(yè)部相關(guān)計劃以及省科技重點等各類微生物制劑項目共200多項。項目的實施有利于資源共享，科研協(xié)作，提高我國農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物資源利用與轉(zhuǎn)化的水平。在功能性微生物制劑菌種資源篩選及發(fā)酵工藝方面，擁有從12個國家采集來到的5400多個芽孢桿菌沙土樣本保存庫。建立了微生物菌種種質(zhì)資源庫；已開展多種功能性微生物研究，包括高效生物殺蟲劑BtA，青枯病生物殺菌劑ANTI8098A等一批生物農(nóng)藥等，對其生防菌的生物學(xué)特性、生防機理、生物農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工藝等方面均進行了大量的研究，并進行了田間應(yīng)用。2010年《細(xì)菌農(nóng)藥新資源及產(chǎn)業(yè)化新技術(shù)新工藝研究》獲國家科學(xué)技術(shù)進步二等獎，微生物農(nóng)藥研究還獲得省科學(xué)技術(shù)三等獎。獲發(fā)明專利8項。在農(nóng)業(yè)種植業(yè)副產(chǎn)物微生物資源化利用方面，建立了功能菌株篩選平臺，選育并保藏高溫纖維素分解菌、高溫蛋白酶產(chǎn)生菌等功能菌株60多株。通過不同類型的微生物優(yōu)化組合和現(xiàn)代生物工程發(fā)酵技術(shù)，研制出擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的微生態(tài)調(diào)節(jié)劑CHM2。先后與福建省永安智勝、三明化工、順昌富寶、福建省龍得寶有限公司等合作，聯(lián)合開展肥料產(chǎn)品研發(fā)與技術(shù)攻關(guān)，并建立肥料中試車間，同時建成一條年產(chǎn)10萬噸全自動BB肥生產(chǎn)線，現(xiàn)已取得近30個肥料登記證。獲中華農(nóng)業(yè)科技三等獎1項，省級科學(xué)技術(shù)二等獎4項，專利3項。在農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖業(yè)副產(chǎn)物微生物資源化利用方面，開展規(guī)?；i與肉牛養(yǎng)殖污染微生物治理關(guān)鍵技術(shù)、畜禽糞便及糞水快速生物無害化處理方法和廢棄物循環(huán)綜合利用技術(shù)等?！盁o害化畜禽養(yǎng)殖微生物發(fā)酵床工程化技術(shù)研究與示范”通過技術(shù)鑒定，研究整體水平達(dá)到國際領(lǐng)先。在福建、廣東、江西、四川、山東、湖南等地進行了累計近百萬頭的養(yǎng)豬實驗，完全消除了養(yǎng)殖污染，實現(xiàn)了豬糞的資源化利用。獲省科技二等獎1項，中國科技特