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【中華農業英才獎】沈其榮:有機肥料産業的“開路先鋒”

2019-01-04 09:50四川省有機肥料産業發展促進會官網-尊龙d88app農業網編輯:巴蜀肥人人氣:


有機肥料産業的“開路先鋒”
——記南京農業大學資源與環境科學學院教授沈其榮

    人物简介:沈其荣,男,1957年8月,南京農業大学资源与环境科学学院教授。现任南京農業大学学术委员会主任,中国有机(类)肥料产业技术创新联盟理事长,中国植物营养学会生物与肥料专业委员会主任,江苏省自然科学基金委農業学科组组长。
    二十多年前,我国有机(类)肥料产业落后,产品供应严重不足。沈其荣致力于解决有机(类)肥料制造和施用的科技难题,揭示了其制造过程中物质转化的生物学特征,建立了施用有机(类)肥料提高土壤肥力和調控土壤微生物區系的理論與技術體系,研發出肥料制造系列工藝和産品,獲國內外發明專利72件和實用型專利5件,工藝和産品被國內外600多家企業采用,爲我國有機(類)肥料産業的快速發展和土壤肥力提升做出了重大貢獻。
研发有機肥制造新工艺
    沈其荣及其团队揭示了诱导堆肥在升温阶段就合成腐殖质的微生物作用机制,并在高温至降温的一周内完成了腐殖质合成的90%;阐明了堆肥温度和微生物群落演替与堆肥物质转化的偶联关系,建立了畜禽粪便和秸秆堆肥腐殖质含量与堆肥腐熟度的比色定量关系,为大规模生产标准化的腐熟堆肥提供了理论依据。
    在国内他首次建立了13C和15N双标记法和有机无机15N交叉标记法,揭示了有机无机肥配施提高氮素利用率和增产的关键科学问题,即通过前期刺激微生物固持化肥氮、后期释放所固持的氮,促进土壤氮素供应与作物氮素需求同步;揭示了施用有機肥抑制土壤酸化和提高肥力的核心科学问题,即长期施用有機肥显著增加非结晶短程有序矿物,这些矿物能与有机物质结合成为有机无机复合体的前提,既降低南方红壤中活性铝含量从而有效抑制土壤酸化,又显著增加土壤有机质和有机无机复合体含量,为有机培肥土壤提供了理论依据。
    在上述理论研究基础上,研发出有機肥和有机无机复混肥制造新工艺:建立了畜禽粪便条垛式堆肥工艺,解除了规模化养殖业发展中的粪污之忧。沈其荣及其团队研发出投入少、适合于处理畜禽粪便的条垛式好氧堆肥发酵工艺,并研发出配套的堆肥微生物起爆剂和翻抛设备。与市场上同类产品相比,该起爆剂促进堆肥快速升温和合成腐殖质,效率提高40%,起爆剂上市后使堆肥菌剂价格从过去的每吨几万元下降到目前的每吨几千元。堆肥翻抛机工作效率与进口设备相当,而价格仅为其1/4。与其他堆肥工艺相比,条垛式堆肥具有水分散失快、材料粉碎率高、曝氧充分、堆肥场地无须硬化等优点,使堆肥时间从过去的40天缩短至15-20天,为规模化养殖中的粪污处理提供了技术途径;创立了纯作物秸秆静态好氧堆肥工艺,实现了秸秆资源化利用。沈其荣及其团队选育到高效分解秸秆的耐高温真菌(55℃)和耐高温细菌(80℃),降解木质纤维素酶活力显著高于市场上的堆肥菌剂,发明了以该真菌和细菌为主体,配以氨基酸、米糠、硫酸铵及其他堆肥细菌的纯秸秆快腐剂,创立了无须粉碎的原状秸秆静态供氧发酵工艺,使秸秆腐熟时间从5-6个月缩短至1个月,为分散性秸秆集中肥料化利用提供了简便易行的工艺;发明了有机类肥料造粒新工艺,提升了产品品质。沈其荣及其团队发明了有機肥与无机肥先混后粉、挤压造粒链接抛光和低温烘干新工艺,解决了有机类肥料造粒工艺(沿用过去的无机复混肥)存在的粉尘多、高温烘干杀死有益菌等缺点,显著改善了有机类肥料生产环境,提升了产品质量。
推广应用有機肥和有机无机复混肥2亿多亩,使化肥氮利用率从30%(纯化肥处理)提高到37%-40%(有机类肥料)。成果获国家科技进步二等奖和教育部科技进步一等奖。

沈其榮指導本科生做生物肥料盆栽實驗

發明多項生物肥制造工藝
    沈其荣及其团队首次建立了生物肥制造新工艺:发明并建立了芽孢杆菌生物肥二次固体发酵工艺,显著提高促生菌含量。传统的芽孢杆菌生物肥均是将液体扩繁的芽孢杆菌菌种(芽孢)直接加进腐熟的有機肥中,包装出厂,没有经过一个二次固体发酵过程,其功能菌含量较难达到国家标准(2×107个芽孢/克)。沈其荣及其团队首次建立了芽孢杆菌生物肥二次固体发酵工艺,发现在一次腐熟的堆肥中添加10%-30%(V/W)的酸解氨基酸溶液,既能将堆肥的高pH值调节至6.5-7.0(避免了氨挥发导致的功能菌活性下降),又显著促进所接入的芽孢杆菌进行二次固体发酵(繁殖),使生物肥产品中芽孢杆菌含量超过108个芽孢/克,显著高于国家标准。研制出促生和生防芽孢杆菌类生物肥产品18个,促生增产10%以上,生防率大于70%,在数十种经济作物上增效显著,推广芽孢杆菌生物肥8000多万亩。成果获国家技术发明二等奖和江苏省科技进步一等奖,核心专利获中国专利奖金奖(2010)。
发明并建立了木霉固体菌种及木霉生物肥制造工艺,突破了木霉生物肥制造瓶颈。哈茨木霉真菌生物量大、根表定殖能力强、次生代谢产物种类多和含量高,其促进植物生长和防控土传病害效果远比芽孢杆菌显著,但哈茨木霉真菌在液体菌种扩繁后期不能有效生产孢子或产孢浓度很低,还需要进行固体发酵(扩繁)生产菌种,而传统固体菌种发酵工艺中固体发酵物料需要严格灭菌和在严格灭菌空间中进行固体发酵,一般有機肥企业难以规模化生产,成为哈茨木霉生物有機肥产业中的技术瓶颈。
沈其榮正在給國際同行介紹稭稈堆肥技術工藝
    沈其荣及其团队首先筛选到具有显著促生和拮抗土传病原菌的哈茨木霉菌株,并发现了该木霉菌株在pH2.5-3条件下能够生长良好的特征,利用这个发现,发明了物料无须严格灭菌和无须在严格灭菌空间中进行大规模生产木霉孢子的技术工艺,即:先用一定浓度的硫酸溶液酸解病死畜禽或屠宰场下脚料,再将粉碎的秸秆与该酸解氨基酸混合静置8小时,严格控制混合物物料的pH值(此pH下别的杂菌不能生长),再接种木霉液体菌种,就可进行大规模浅盘发酵生产木霉固体菌种及木霉生物有機肥,制造出的木霉生物有機肥在西瓜、黄瓜、番茄、茄子、小葱、苹果、猕猴桃、梨树、茶树等十几种作物上增产效果显著,并明显改善农产品品质和风味。该成果一是突破了木霉生物有機肥制造的技术瓶颈;二是解决了面广量大的作物秸秆资源化利用问题;三是为生产高品质和高风味的农产品提供了木霉生物有機肥产品。成果获2017年大北农科技奖植物营养奖,核心专利获中国专利奖优秀奖(2018);发明并建立了病死畜禽酸解工艺,实现病死畜禽无害化和资源化双重目标。氨基酸肥料号称“肥中之王”,但用于生产氨基酸肥料的原料十分有限,而另一方面,随着我国规模化养殖的快速发展,大量的病死畜禽随地弃置,不仅严重污染环境,也浪费了可贵的蛋白质资源。沈其荣及其团队在国内外首次建立了病死畜禽全封闭破碎和酸解获取氨基酸工艺,酸解产物全部用于芽孢杆菌生物肥二次固体发酵和木霉固体菌种制造的添加剂。该酸解工艺克服了过去病死畜禽土埋污染地下水、焚烧污染大气且均浪费生物资源的缺陷,使企业在处理中获得经济效益。该技术体系已被農業农村部列入病死畜禽无害化处理推荐技术(2017),核心专利获中国专利奖优秀奖(2017)。

(来源:中国有機肥协会)

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