部省级重大成果

首页 > 科研成果 > 获奖成果 > 部省级重大成果 > 正文

2018年高等学校科学研究优秀成果奖技术发明奖一等奖

利用秸秆和废弃动物蛋白制造木霉固体菌种及木霉全元生物有机肥

信息来源: 发布日期:2019-08-09 浏览次数:

获 奖 者:沈其荣 黄启为 李  荣 刘东阳 张瑞福 陈  巍
获奖单位:南京农业大学
成果简介:

规模化养殖中畜禽正常死亡率5-12%,死亡畜禽和屠宰场下脚料是稀缺的碳氮原料;我国每年产生20亿吨作物秸秆,是喜碳性木霉真菌最好的有机载体;由于普通有机肥的当季作物效果不明显而难被农民接受,因此,研发出与化肥增产效果相当的全元生物有机肥,是我国实现有机替代化肥的重大科技需求。由于芽孢杆菌(细菌)在液体扩繁后期就能产芽孢而成为生物有机肥的主要功能菌;虽然木霉(真菌)生物量大、根表定殖能力强、次生代谢产物种类多和含量高,促生和生防效果比细菌更显著,但木霉在液体扩繁后期不能有效产孢,需再进行固体发酵才能获得高浓度木霉固体菌种,传统工艺原料贵、物料严格灭菌成本高,难以扩大规模,这是木霉生物有机肥产业中的技术瓶颈。本成果发明了以秸秆和废弃动物蛋白酸解氨基酸为原料,物料和空间均无需严格灭菌下大规模制造木霉固体菌种的技术工艺,突破了木霉全元生物有机肥制造技术瓶颈,并揭示了木霉菌促生和生防的主要作用机制。

主要技术内容与创新点:

1、揭示了耐高温丝状真菌分解作物秸秆的主要酶系特征与降解机制:传统堆肥菌种大多关注高温细菌,而忽视了相对高温真菌分解秸秆的作用,本成果筛选到高效木质纤维降解真菌烟曲霉(Z5),秸秆能诱导Z5大量表达及分泌胞外纤维素酶、半纤维素酶等复杂酶系,阐明了Z5快速降解秸秆木质纤维素的策略I和策略II。

2、阐明了秸秆堆肥生化变化特征,发明并建立了纯秸秆堆肥技术工艺:阐明了秸秆分解过程中物理结构与化学组分变化与堆肥微生物群落的偶联关系,发明了纯秸秆好氧堆肥技术工艺,其秸秆促腐液体配方成份为高温细菌、相对高温真菌、酸解氨基酸、米糠、尿素,利用该促腐剂使原状秸秆在一个月内腐熟成达标商品有机肥。

3、筛选到具有显著促生和生防作用的哈茨木霉菌,揭示了该木霉菌在作物根际定殖、促生和生防的主要机制:通过分泌swollenin蛋白,促进其在根表有效定植,通过合成IAA和swollenin协同促进作物侧根和根毛发生与生长,通过分泌中性金属肽酶和增强Nox系统,拮抗土传枯萎病原菌入侵根系。

4、发明并建立了死亡畜禽和屠宰场下脚料酸解成氨基酸的酸解工艺,建立了动物源氨基酸和秸秆源腐熟堆肥新工艺,突破了传统腐熟堆肥pH过高导致氨挥发的技术瓶颈。

5、利用作物秸秆和酸解氨基酸,发明并建立了木霉菌种固体发酵新工艺,其孢子浓度达1.32×1010个孢子/克,突破了木霉菌种固体发酵的技术瓶颈。

6、攻克了生物有机肥功能菌保活的瓶颈(pH太高),并利用木霉固体菌种和腐熟氨基酸堆肥,建立了木霉全元生物有机肥制造工艺,创制的系列产品在江苏、湖南、宁夏、黑龙江、内蒙、吉林、陕西、山西、海南、广东、辽宁、湖北、四川、重庆、山东、福建等省地市进行了大面积示范推广,比当地习惯施肥增产10-15%,品质和风味大幅度提升。

成果获中国发明专利18件,核心专利获中国专利优秀奖,发表论文74篇,其中SCI论文49篇,技术工艺被全国18家生物有机肥企业转让,获得专利转让费5000多万元。