視覺中國供圖

　　80余株

　　項目成功挖掘了功能微生物菌株資源或優(yōu)勢功能菌80余株，高效轉(zhuǎn)化昆蟲資源4種，克隆相關(guān)功能基因24個，形成復合微生物菌劑7種；鑒定功能物質(zhì)10種；分離鑒定畜禽病原微生物230多株。

關(guān)注國家重點研發(fā)計劃

“畜禽重大疫病防控與高效安全養(yǎng)殖綜合技術(shù)研發(fā)”重點專項③

◎本報記者?馬愛平

　　我國是畜牧業(yè)大國，隨著畜牧業(yè)的快速發(fā)展，畜禽糞污的產(chǎn)生量不斷增加。據(jù)行業(yè)統(tǒng)計，全國每年產(chǎn)生38億噸畜禽糞污，其中有大量畜禽糞污未得到有效處理和利用，加之我國的畜牧業(yè)水平與發(fā)達國家仍有差距，因而與發(fā)達國家相比我國動物死亡數(shù)量較大，這些都對周圍環(huán)境構(gòu)成了潛在的污染風險。畜禽糞污和死畜禽的環(huán)境污染問題已嚴重制約了畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展，亟須科技支撐。

　　科技日報記者從科技部中國農(nóng)村技術(shù)開發(fā)中心獲悉，國家重點研發(fā)計劃“畜禽重大疫病防控與高效安全養(yǎng)殖綜合技術(shù)研發(fā)”重點專項項目“畜禽養(yǎng)殖廢棄物微生物降解與資源轉(zhuǎn)化調(diào)控機制”（以下簡稱微生物降解項目）和“畜禽廢棄物無害化處理與資源化利用新技術(shù)及新產(chǎn)品研發(fā)”（以下簡稱無害化處理項目）取得了顯著成效和突破。

　　微生物降解項目負責人、中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃所研究員李兆君表示，項目實施以來，研究明確了養(yǎng)殖廢棄物微生物高效轉(zhuǎn)化與高值化利用調(diào)控機制，探明了畜禽廢棄物昆蟲資源高效轉(zhuǎn)化機制與調(diào)控原理，揭示了畜禽廢棄物資源轉(zhuǎn)化中抗生素高效降解調(diào)控機制。

　　“項目創(chuàng)新研制了廢棄物農(nóng)田利用、能源利用、基質(zhì)利用、新型增值利用關(guān)鍵技術(shù)與裝備，為廢棄物利用提供了技術(shù)和設備；集成了適合不同區(qū)域、不同畜禽、不同養(yǎng)殖工藝的技術(shù)模式，為污染防治和廢棄物資源化利用提供技術(shù)支撐?！睙o害化處理項目負責人、中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所研究員陶秀萍告訴記者。

　　新技術(shù)、新產(chǎn)品需兼顧效率和成本

　　李兆君介紹，微生物降解項目重點要突破三個難點：畜禽養(yǎng)殖廢棄物高效生物降解過程及調(diào)控機制；畜禽養(yǎng)殖廢棄物二次發(fā)酵過程中功能物質(zhì)形成及調(diào)控機制；畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源轉(zhuǎn)化過程中有害物質(zhì)消減脫毒規(guī)律及調(diào)控機制。

　　“以二次發(fā)酵過程為例，項目系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)了二次發(fā)酵過程中形成的抑菌、促生長等功能物質(zhì)及其應用效果，同時也進一步挖掘了降解抗生素的功能微生物，并明確其降解調(diào)控機制，為實現(xiàn)畜禽廢棄物高值資源化利用提供了重要理論支撐。”李兆君說。

　　“新技術(shù)和新產(chǎn)品需要突破的難點是要兼顧效率和成本?！睙o害化處理項目研究人員、中國科學院微生物研究所劉志培研究員舉例，我國畜禽養(yǎng)殖污水產(chǎn)生量大且氮和有機物含量高，畜禽場通常采用厭氧+好氧等多級組合工藝處理污水，但由于其工藝復雜、難以自動運行而導致實際應用中運行成本高、處理效果不佳。

　　于是，針對傳統(tǒng)好氧硝化—厭氧反硝化脫氮工藝的實際應用問題，無害化處理項目挖掘獲得了全新的好氧脫氮HO-1菌株，揭示了該菌株將氨氮轉(zhuǎn)化為羥胺后直接氧化為氮氣的脫氮路徑，豐富了氮循環(huán)理論并開發(fā)好氧一步脫氮新工藝，實現(xiàn)養(yǎng)殖污水高效脫氮和低成本運行。

　　值得關(guān)注的是，無害化處理項目攻克了糞水種養(yǎng)循環(huán)的技術(shù)難題，突破了糞便和污水高效處理的關(guān)鍵技術(shù)和設備，研發(fā)了畜禽尸體高效處理新技術(shù)和裝備，建成了典型畜禽場廢棄物處理利用示范工程，為畜禽廢棄物高效處理與利用提供了關(guān)鍵技術(shù)和裝備支撐。

　　“針對種養(yǎng)循環(huán)的關(guān)鍵點，我們建立了畜禽糞便土地承載力測算方法、發(fā)明了畜禽糞水/沼液中重金屬和抗生素殘留同步去除技術(shù)及現(xiàn)場快速檢測試劑盒、突破了高固體高氨氮糞便干式沼氣發(fā)酵工藝，并在國內(nèi)率先研制出液體糞肥專用施肥設備，可為糞水/沼液精準、安全農(nóng)田利用提供全套方法和技術(shù)裝備?！碧招闫颊f。

　　已在多地實現(xiàn)成果推廣與轉(zhuǎn)化

　　李兆君介紹，微生物降解項目實施攻關(guān)過程緊密圍繞前面提到的研究主線，主要分為三個階段，即挖掘資源階段、明確機制階段、建立途徑階段。

　　“每個階段均取得了顯著的研究成果，例如，挖掘資源階段成功挖掘了功能微生物菌株資源或優(yōu)勢功能菌80余株，高效轉(zhuǎn)化昆蟲資源4種，克隆相關(guān)功能基因24個，形成復合微生物菌劑7種；鑒定功能物質(zhì)10種；分離鑒定畜禽病原微生物230多株。以上成果均為后兩個階段的實施提供了有力支撐，是本項目順利實施的基本保障?！崩钫拙f。

　　如今，微生物降解項目形成的固體有機廢棄物制肥技術(shù)、病死畜禽無害化處理技術(shù)、氣流膜堆肥技術(shù)、一種高效降解四環(huán)素類抗生素的微生物菌劑及應用等均實現(xiàn)了成果轉(zhuǎn)化與落地。其中，固體有機廢棄物制肥技術(shù)推廣應用于多家有機肥或生物有機肥生產(chǎn)企業(yè)，該技術(shù)的成功轉(zhuǎn)化不僅推動了畜禽養(yǎng)殖廢棄物的資源化高值利用，而且在降低企業(yè)生產(chǎn)成本的同時保證了肥料的功效，使企業(yè)、農(nóng)民均從中受益。

　　無害化處理項目研發(fā)人員、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部沼氣科學研究所研究院鄧良偉介紹，項目攻關(guān)過程可分為三個階段：第一階段以各項技術(shù)的實驗室小試研究為主，優(yōu)化小試運行參數(shù)；第二階段各項技術(shù)進入中試，運行參數(shù)進一步優(yōu)化；第三階段各項技術(shù)進行示范效果研究及推廣應用。

　　鄧良偉以糞便干式沼氣發(fā)酵技術(shù)為例介紹，在實驗室小試階段項目試制了容積170升（L）的雞糞干式沼氣發(fā)酵裝置，初步確定了雞糞干式沼氣發(fā)酵的高氨氮抑制解除技術(shù)及其參數(shù)；之后研發(fā)了容積10立方米（m3）的中試反應器，突破了配套進料和攪拌難題并進行效果試驗；在中試研究基礎上，研制容積120m3的雞糞干式厭氧反應器，進行生產(chǎn)應用效果試驗，該技術(shù)無需加水避免了沼液處理困擾，為雞糞能源和肥料雙重資源化利用的產(chǎn)業(yè)推廣奠定了基礎。

　　如今，無害化處理項目成果已經(jīng)在規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場和全國畜牧大縣的糞污資源化利用整縣推進項目中應用。

　　“項目成果‘畜禽糞便超高溫預處理+高溫堆肥’，發(fā)明了低扭矩雙軸超高溫預處理反應器、篩選出超高溫堆肥發(fā)酵菌種，在此基礎上研究出了‘畜禽糞便超高溫預處理+高溫堆肥’新工藝，將畜禽糞便就地快速無害化處理與集中制肥有機結(jié)合。項目已在江蘇、湖南、內(nèi)蒙古等地新建‘畜禽糞便超高溫預處理+高溫堆肥’工廠化生產(chǎn)線6條，年處理畜禽糞便20萬噸。”無害化處理項目研究人員、江蘇省農(nóng)業(yè)科學院研究員常志州介紹。

　　了解產(chǎn)業(yè)需求、強化多學科協(xié)同攻關(guān)

　　陶秀萍介紹，無害化處理項目取得關(guān)鍵突破的原因主要是項目團隊具有較好的前期研究基礎，在長期的畜禽廢棄物處理相關(guān)工作中深入了解產(chǎn)業(yè)需求且強化多學科協(xié)同攻關(guān)。

　　“項目管理單位科技部農(nóng)村中心對項目實施具有重要的指導和促進作用。項目管理單位成立了專項總體專家組且為本項目委派2名跟蹤專家，對項目研究方向、創(chuàng)新性、執(zhí)行進度以及一體化實施進行把關(guān)；組織項目經(jīng)驗交流等會議，使項目之間相互學習、取長補短，增進項目間交流、促使項目順利實施?！碧招闫颊f。

　　在李兆君看來，微生物降解項目實施能夠取得關(guān)鍵性突破，離不開多家參與單位科研骨干和參與人員的辛勤付出。同時，科技人員緊密圍繞項目科學目標，致力于關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新突破，注重階段性研究成果的總結(jié)凝練，也是取得關(guān)鍵突破的關(guān)鍵。

　　陶秀萍指出，接下來，無害化處理項目將做好各項技術(shù)和設備示范效果、示范工程運行效果分析及其第三方測評，基于技術(shù)示范和工程應用數(shù)據(jù)對各項技術(shù)和設備進一步優(yōu)化，準備項目和課題驗收。

　　“未來，微生物降解項目重點將在畜禽廢棄物與農(nóng)業(yè)農(nóng)村廢棄物協(xié)同無害化資源化利用的生物學基礎、協(xié)同資源轉(zhuǎn)化過程中有益（功能生物）和有害生物類群（病原菌）演變及調(diào)控機制、養(yǎng)殖廢棄物和農(nóng)業(yè)農(nóng)村廢棄物協(xié)同資源化產(chǎn)品提升耕地地力機制與途徑等方面進行攻關(guān)。”李兆君說。


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