1、计划类别： 农业资源可持续利用 代码： 3 技术领域： 农林废弃物处理及综合利用技术研究与开发 代码： 07302*市科技计划项目任务书项目名称： ZQ3 秸秆沼气菌种菌株开发 （秸秆沼气菌种系列化选育课题麦秆型专项） 承担单位： *市%研究所 所在地区： 江苏省*市 单位地址： 江苏省*市*号 邮编： 224% 项目负责人： % 电话： 0515-* 主管部门： *市农业局 申报日期：2007 年 4 月 15 日*市科学技术局二 七年制1一、立项依据1、本项目国内外科技 创新发展概况和最新发展趋势（1）国内外秸秆沼气技 术研发概况国外秸 秆沼气技术研发概况在国外，涉及到秸秆原料的沼气技术应
2、用中，主要是以农作物秸秆和城市垃圾等固体有机物作发酵原料、应用新型的“ 间歇式干法沼气发酵技术”制取沼气。上世纪九十年代末，德国“间歇式干法沼气 ”工艺和装备通过了中试，2002 年德国生 产出工 业级装备并投入实际 运行，通过大型装置处理麦秆、玉米秸秆、有机垃圾。由于技术、成本、 劳动力 费用等多种原因，在国外尚没有象国内的以农户家庭为单元的秸秆沼气技术。 国内秸 秆沼气技术研发概况在国内，对秸秆沼气发酵进行了长期研究，但大多研究的是秸秆资源化利用方面的问题。如将秸秆转化为生物有机肥料、饲料等，对秸秆能源化发酵技术研究很少。如南京林业大学、北京微生物研究所集中于白腐菌的应用，主要秸秆原料为玉
3、米秸秆，其中南京林业大学的白腐菌菌种预处理能力较强。长沙依恩生物公司主要研究 EM 菌，EM 菌液是由光合细菌、放线菌、酵母菌和乳酸菌等 5 科 10 属 80 多种微生物复合培养而成的有效微生物群，采用独特的发酵工艺，使嫌气性和好气性的微生物共生、共存的有益菌种，重点应用于秸秆作饲料前的预处理，对秸秆入沼气池前的预处理效果不很理想。（2）国内外最新发展趋势我国沼气技术的推广应用在世界上一直居于领先水平，而秸秆沼气技术填补了国际上在这方面的空白，在秸秆沼气技术的研究方面取得了新的成果。秸秆沼气菌种国内已开始研制，目前研发发展趋势有：中科院成都生物所利用现代生物技术，主要通过滤纸平板法结合摇床培
4、养筛选，分离出有益复合菌群，然后进行复配对比。但处理效果较慢，效果指标变化幅度不稳定，预处理操作繁琐，大规模生产容易滋生杂菌，菌剂成品保存要求高，储存期较短，变异现象严重，并且菌间相互配伍容易出现变动，用量较大，影响秸秆预处理质量。2、本项目研究的目的、意义秸秆资源利用的意义：我国农作物秸秆资源丰富，年产量达 6 亿 t。传统上，秸秆被作为农户生活燃料或用于牲畜的粗饲料，少量用于造纸。近年来，由于农户生活用燃料锐减，腐熟 还田量少，而田间直接焚烧量大，导致大气严重污染，造成了经济、2生态方面的大损失。在秸秆能源工业化利用方面，例如秸秆高温热解气化技术，因一次性投资大、产气成本高、焦油含量高等因
5、素而难以大面积推广。据统计，全国秸秆气化站正常运转率不足 20，达设计负荷的不足 2。*市仅建成 2 座秸秆气化站，受益农户不足 600 户，且不能正常运转。秸秆直燃技术在我国起步较晚，尚在研究之中。由于沼气具有可再生性、成本低廉、对环境污染小、热值高等优点，倍受人们的关注，但秸秆发酵技术研究方面仍裹足不前。同时随着我国农村经济的发展，沼气的发展面临着新的重大的课题。主要是随着畜禽养殖向规模化方向发展，农户居住点向新的集中居住区集中，导致面广量大的分散农户不再从事畜禽养殖业，发展传统沼气的物质基础被动摇，因此迫切需要发展新的秸秆沼气技术，扩大沼气的在农村覆盖面。大量的试验结果表明，秸秆的主要成
6、分为纤维素、木质素，通过（ 1，4）糖苷 键连接成复杂的晶体结构，在自然状态下难以被微生物分解成为可利用的沼气，因此秸秆自然发酵，产气量低而不稳，还易形成大量的浮渣结壳。而本项目研究的菌种可对进池发酵前进行预处理的秸秆原料内部纤维结构发生变化，秸秆变柔软、疏松， 对纤维 素、木质素进行分解。秸秆沼气技术的应用，开辟了低成本、高效率、大规 模利用秸秆资源的新途径，对秸秆资源利用有十分重要的现实意义和深远的历史意义。3、本项目研究现有起点科技水平及已存在的知识产权情况已选 出的 ZQ1 菌株。秸秆 沼气的成功试点。秸 秆好气沼气接力发酵技术规程 （Q/320901NNX001-2006）。“沼气
7、1 号” 菌剂企业标准 （Q/320901QYS001-2006）。科技成果：秸秆沼气沼气 1 号菌种选育及其产业化技术体系研究（盐科鉴2006020 号）4、本项目研究国内外 竞争情况及产业化前景（1）本项目研究国内外竞争情况试验结果表明，一座 8 立方的标准沼气池，一年两次投料可消耗 1 亩左右的小麦秸秆。每次只要添加 400 公斤的秸秆、15 公斤碳铵、 1 公斤菌剂，就可供农户用气个月。一个口之家，依靠 “秸秆沼气” ，可满足烧水做饭、照明等需求。每年全家用液化气 4 到 5 罐，按 现在每罐 80 多元计（2007 年 1月份民用液化气价格基准价确定为 609 元公斤，14 5 公斤
8、瓶装液化气价达到 90 元瓶，南京 【金陵晚报报道】），需要 400500 元左右；每月全家照明用电按 15 元左右 计，每年花费 150 元以上；再加上沼肥可作替代肥种3植粮食、蔬菜等的效益，增加粮食产量 15%左右，蔬菜增产 2080%，一年每户可增加收 1000 元左右。同 时，秸秆沼气洁净环保，无污染，同时非畜禽养殖户也可使用沼气，免去购买、运送液化气的琐屑。表 1 秸秆沼气与目前我国广泛推广运用的畜禽沼气的比较项目 秸秆沼气池 目前广泛推广的沼气池建设条件 各类农户 畜禽养殖户池容 8 立方米 8 立方米池型 GB/T47502002 GB/T47502002主要原料 秸秆 畜禽粪便
9、产气过程 三个阶段，第一阶段在池外完成 三个阶段，都在池内完成几天可产气 夏季 34 天，冬季 67 天 7 天可以产气时间 一次投料可连续产气 180 天 一次投料可连续产气 180 天产气量 400m3/池年 300400 m3/池年沼气的热值 2400Kcal/h出料次数 2 次/年 2 次/年沼液沼渣的 处 理 可以作为秸秆沼气的接种物或者作为优质肥料肥田，沼液浇灌菜田 沼渣肥田、沼液可以喂猪等（2）本项目研究 产业化前景随着秸秆沼气技术的推广工作的进行，未来秸秆沼气占户用沼气池的比重将显著增加。根据预测，到 2008 年我市的沼气池保有量将突破 7.2 万座，对秸秆沼气菌剂及其配套技
10、术体系的需求也将有较大增长，到 2008 年我市秸秆沼气菌剂使用量将超过 144 吨。江苏省内将有 40范围内推广秸秆沼气菌剂秸秆沼气菌种（ZQ 系列）及其制剂 成品研发应用于秸秆沼气，其使用量将达到 840 吨左右。全国一千多万座沼气池将有 30%采用秸秆作为发酵原料，则总 共需秸秆沼气菌剂近 6000 吨， 约 23 亿元的市场。目前，秸秆沼气菌种（ZQ 系列）及其菌剂成品年试生产能力仅 100 吨，因此，秸秆 沼气菌种（ZQ 系列）及其制剂成品研发具有十分广阔的发展前景。本研究成果推广利用效益分析预测到 2010 年，将使禾谷类秸秆利用率提高 10%，我市可利用约 20 万吨秸秆，可供
11、20 万左右农户使用秸秆一年，带动 建成沼气户 20 万户，占全市农户总数的 11%。如在全国范围内推广运用秸秆沼气技术，可较好地解决秸秆、麦秆等禾谷类秸秆的能源化问题。到 2010 年，通过推广秸秆沼气技术，可利用禾谷类秸秆约 1000 万吨，带动建成沼气 户 1000 万户左右，相当于42002 年底全国沼气 户 的总和。生态效益也很 显著，可新增森林面 积近 223万亩。表 2 本研究成果推广利用效益分析预测年度 秸秆沼气池数量 （万座） 农户增收总额 （亿元） 节约标准煤 （万吨）增产粮食（万吨） 沼肥(万吨 ) 无公害农产品基地面积 （万亩） 新增森林面积 (万亩 )2008 300
12、 30 390 30 6000 600 692010 969 96.9 1259.7 96.9 19380 1938 222.92015 1256 125.6 1632.8 125.6 25120 2512 288.92020 1551 155.1 2016.3 155.1 31020 3102 356.7市场现 状调查 秸秆沼气菌种菌剂前景广阔。我市生活一次性矿物燃料资源匮乏，基本来源于市外，是江苏省畜牧业大市，但随着液化气价格居高运行，生活用燃料支出总额增加，农民生产生活支出增多；而另一方面我市又是江苏乃至全国的农业生产强市，每年秸秆资源产出超千万吨，积极发展秸秆沼气的计划实施以来，通过对
13、三沼的合理利用和开发，可以弥补相当一部分农本开支、燃料开支、和肥本开支，把原本浪费的部分利用起来并取得了一定的经济效益，是降低农户经济成本的有效途径。秸秆沼气菌种菌剂研发应用对第一二产业的带动。该项目应用技术掌握容易，可以建成为一项劳动密集型工业的项目，可以扩大就业人口，带动地区工业发展，以规模化降低单池成本，以工补农，以工促农，实现良性的互动过程。从种植业来看，我市农产品占上海市场的十分之一以上，如果农产品质量通过上海市场准入，上海市场占有份额达 20（即一万吨农产品）是完全可能的。目前看，我市有部分无公害农产品，但由于成本高，市场销路并不畅通。因此只要通过技术改进，推广以沼气综合利用等适用
14、的、成熟的无公害生产新技术（沼气生产和秸秆预处理因为应用到微生物所以对秸秆原料的农药残留有品种、残留数量两方面的要求），提高无公害农产品的产量，市场将进一步打开。市场 供需预测项目区农户应用 ZQ3 菌种应用试验核心区射阳海河镇、辐射区射阳县，沼气建设基础较好，现已有建成并正常产气的沼气池 8427 个，池容 78000立方米。沼气利用时间较长，群众基础好，接受较快，同时沼气的一般管理经验和方法也接受得较早。同时境内生态环境优良，经济基础和经济实力居于*市各乡镇 的中游偏上，多种农产品如蔬菜、水果以及生猪、种猪生产规模较大，外销比重超过 70%以上。价格 预测本项目制剂成本核算为 16.23
15、元/公斤，销售价格暂定为 25 元/公斤。5二、研究内容1、具体研究开发内容和要重点解决的关 键技术问题ZQ3 秸秆沼气菌种菌株开发项目，具体研究开发内容分为麦秆型秸秆沼气菌种菌株含菌样品收集、菌种选育、菌种制剂成品研发三个主要研究开发内容。（1）麦秆型秸 秆沼气菌种菌株含菌 样品收集关键技术问题：野生样品收集、其他来源样品收集、菌种成品野生状态的驯化。（2）麦秆型秸 秆沼气菌种 选育关键技术问题：分离筛选、种内快繁竞争、测定鉴定、诱变处理等。（3）菌种制剂 成品研发这一阶段的目标是研制 ZQ3 秸秆沼气菌种菌株快速繁殖的方法，形成ZQ3 秸秆沼气菌种菌株工厂化生产能力，满足大面积推广应用的需
16、要，为秸秆沼气技术产业化奠定基础。图 1 秸秆沼气菌种制剂成品研发生产工艺流程原理图2、项目的特色和创新之 处主要有: 单一菌种制品；易受法律保障；产业化技术体系成熟、完备； 技术 接受较容易，虽生产、 筛选、科研程序较为复杂，但成品对于沼气户来说却易于掌握。ZQ3 秸秆沼气菌种菌株选育研究，是在已有 ZQ1 菌株的基础上，持续将 ZQ1 原菌 进行诱变、种间竞争、自然适 应 、外部锻炼等处理，确保菌种保持强大的秸秆分解处理能力、理想的自我繁衍速度、非常的遗传完整性、顽强的自然状态适应能力等四项指标。秸秆沼气菌剂制剂成品工厂化生产工艺流程则充分考虑了微生物制品的一般特性和生产技术要求，吸收和参
17、考了先进和微生物复合肥料生产工艺，同时又进行了完备的二次开发，实现了技术先进性与成本精算化的完美结合。63、要达到的主要技术 、经济指标及社会、经济效益（1）经济效益。一户 8 立方米的秸秆固体发酵沼气池，一次性投料 约400 公斤左右的小麦秸秆，连续产气达 180 天，年产沼气量可到 400 立方米，可供一个 45 口之家全年生活用能。每年可节省燃料和电费 400500 元；减少化肥和农药使用量 25%左右，节支 150-200 元；施用沼肥粮食产量提高 15%左右，增产蔬菜 2080。一户沼气户当年直接经济效益为 1000元左右。到 2010 年，在我市建设秸秆沼气 20 万户，每年可为农
18、民增收 2 亿元。秸秆沼气的推广运用，可带动无公害农产品生产基地建设，新增无公害基地面积 40 万亩，每年新增粮食 产量 2.4 亿公斤、新增粮食总产值 3.36 亿元。一户 8 立方米的秸 秆沼气池，年 产沼气量 400 立方米，相当于节约薪柴2 吨、或节约标煤 1.3 吨。按照* 市 20 万座秸秆沼气池测算，每年相当于节约薪柴 40 万吨，或节约标准煤 26 万吨，相当于新增森林面 积 9.2 万亩。就全国而言，如果有 1000 万户农民使用秸秆 沼气，可 节约薪柴 2000 万吨，或节约标准煤 2600 万吨，相当于新增森林面积 460 万亩。四是改良土壤、提高化肥利用率、增强农药降解
19、自净能力。到 2010 年，将使禾谷类秸秆利用率提高 10%，我市可利用约 20 万吨秸秆，可供 20 万左右农户使用秸秆一年，带动建成沼气户 20 万 户，占全市农户总数的 11%。如在全国范围内推广运用秸秆沼气技术，可较好地解决秸秆、麦秆等禾谷类秸秆的能源化问题。到2010 年，通过推广秸秆沼气技术，可利用禾谷 类秸秆约 1000 万吨，带动建成沼气户 1000 万户左右，相当于目前全国沼气户的总和。 （2）社会效益。一是小麦秸秆沼气专用型菌种技术有效地促进生产发展、经济繁荣的社会主义新农村建设。建设新农村就是要建设生产发展、经济繁荣的新农村。秸秆沼气技术促进了农业增效、农民增收和农产品市
20、场竞争力的增强，从而有力地推动了新农村的建设，是致富农民的富民工程。二是小麦秸秆沼气专用型菌种技术有效地保护和改善了农村生态环境和农民人居环境，提高了农民的生活质量和环境卫生水平，促进了农民生民生活方式的转变，解决了与农民生产生活最密切、最迫切的问题，是最受农民欢迎的实事工程、是惠及千家万户的民心工程。树立了党和政府的良好形象，改善了党群、干群关系，是落实科学发展观、构建人与自然和谐相处、经济与社会协调发展的具体行动。三是小麦秸秆沼气专用型菌种技术建立了以秸秆为中心的资源循环利用模式，使秸秆资源得到最大限度的利用，促进了资源节约型和环境友好型社会的建立，是关系农村长远发展的基础工程。（3）生态
21、效益。一是减轻了秸秆的污染，有效的保护生态环境。小麦秸秆沼气专用型菌种技术对减轻麦秆等污染特别有效，而麦秆等焚烧、抛河等对7环境的污染最为严重，因此秸秆沼气技术是减轻秸秆对环境污染的最有效的武器。到 2010 年，秸秆沼气技术可直接减少 10左右的麦秆污染，间接减少秸秆污染一半以上。二是废弃的沼气、沼渣成为优质肥源，可增加无公害农产品基地面积 40 万 亩。三是缓解了能源紧 缺危机。三、研究试验方法、技术路线以及工艺流程图 2 研究试验技术路线以及工艺流程框图四、工作基础和条件1、承担单位概况项目承担单位：* 市%*市%现有技术 8 人，其中高级职称人员 3 名，中级职称人员 3 名，助理职称
22、人 员 2 名，技术力量雄厚，3 人具有 20 年以上工作实践经验，人 员结构基本上能适应和满足*市物业综合服务体系工程项目研究及推广建设的需要。项目参加单位：* 市农环站、* 市农能办。主要承担本项目的具体实施，反馈技术标准执行情况及新问题，并完成项目承担单位* 市%下达的下项试验及应用任务。2、本项目现有的研究工作基 础生物 质能现代化利用技术% % % %.沼气标准化新农村建设的强大助推器J.8中国标准导报,2006，(12) ：1618.科技成果：秸秆沼气沼气 1 号菌种选育及其产业化技术体系研究（盐科鉴2006020 号）3、项目负责人以往承担国家、省级等各类科技计划项目完成情况表
23、3 项目负责人以往承担国家、省级等各类科技计划项目完成情况表立项年度项目编号 项目名称 计划类别完成时间 完成效果2004 BR2002006无公害农产品市场准入保障体系及经营机制创新研究22 2004 年 12 月 优2005 YK2005045*市猪-厕- 沼-温四位一体农业循环经济新模式研究及推广22 2005 年 3 月 优2006 YK2006048 江苏沿海滩涂野生大豆资源状况普查 22 2007 年 1 月 优4、项目实施具备的人才 队伍、 经费配套投入能力及科技服务管理能力；（1）人员状况。* 市%现有技术 8 人，其中高级职称人员 3 名，中级职称人员 3 名，助理职称人员
24、2 名，技术力量雄厚，3 人具有20 年以上工作实践经验 。人员结构和技术能力基本上能适 应和满足* 市秸秆沼气 ZQ3 菌种菌株选育技术研究开发的需要。（2）固定资产 状况。 拥 有固定资产 532 万元，其中 仓房面积 300m2。自有化验室面积 3000m2。（3）现有能力。* 市%，具有较强的技术开发能力，主要科技人员先后承担省发改委、农业部项目科技开发项目 8 个，技术力量雄厚，推广措施得力。（4）组织方式：项目主承担者（由*市%承担）：1）沼气菌种诱变提纯复壮。2）菌种工厂化生产技术 改进。3）菌种菌剂 快速繁殖技 术。项目 协助单位（由*市农环站、 *市农能办等单位承担）：1）秸
25、秆沼气菌种供 应和面上示范 应用。2）菌剂的纯 度、生命活力的保持和防治菌 剂的退化、染菌。（5）运行机制：9认真 选人，建好服 务队伍。将聘 请有多年从事微生物菌剂经验的技术员具体负责秸秆沼气菌种菌剂等工作的技术指导。全部聘用真正有建池技术、维修技术、微生物研究技术的人员担任技术带头人，建起一支技术型专业技术攻关队伍。 学精技 术，增 强服务本领。将 组织沼气菌剂专题技术培训班和服务体系建设经验交流会 5 次以上， 对示范点沼气 户进行秸秆沼气菌种菌剂应用的操作技术知识培训，整体提高人员的施工队伍的技术水平和服务水平，为给群众提供优质服务奠定坚实基础。完善手段，搭建服 务平台。 “工欲行，必
26、先利其器 ”。为提高建池效率和建池质量，从村做起，要求每个施工队必须对各类建池用具进行整套配备、并配齐振动棒、气泵、电钻等工具， 为建池、 产气、管线安装和后期维修提供物质条件，确保提高建池质量和效率。村级也都要制定各项规章制度，整修服务站用房，开办配件销售门店，购置建池、安装、维修和进出料等专用工具，为开展服务奠定坚实的物质基础。周到服 务，打造 优质品牌。 对秸秆沼气菌种菌剂应用的农户，要从沼气池的选址、挖坑、建池到产气、四改、管 线 安装和后期维修提供一条龙服务，从秸秆沼气菌种菌剂的配料到秸秆沼渣的出料形成系统化的服务。为确保施工和服务质量，施工队从挖坑、建池、 产气、四改、管 线安装等
27、各个环节都必须有专人负责，并实行分环节负责，工资分环节发放制度，各个环节验收合格后发放工资。否则，哪个环节出问题，哪个环节返工，切实提高各个环节施工人员的责任心，保证建池质量和服务水平。狠抓使用，以服 务促发展。今年，按村大小分四个档次，以点带面， 带动使用率的整体提高。要加强宣传与技术培训。利用报刊、广播、电视、会议等多种媒体，扩大产品知名度，通过技术培训、技术示范等形式，及时推广新品种、新技术等。要 积 极推进产业化经营， 产权 到人、到企业，完成基础设施的改制和建制工作，落实设施维护责任制，保证沼气池应用秸秆沼气菌种菌剂也能长期正常运转。5、本项目实施可能对环 境的影响及预防治理方案（1）环境现状分析我市以农业为主，工业欠发达，污染源少，生态环境良好。2001 年*市为国家级生态示范市，大丰市、东台市通过国家级生态示范县，射阳、响水两县通过了省级生态示范县，建湖县也被中国农科院生态中心列为生态农业示范县，下辖 九个县（市、区）全部通过国家平原绿化验收，具有良好的生态环境。*市境内拥有丹顶鹤 、麋鹿两个国家 级自然保护区。同时注重农业生态环境保护，科学使用化肥、 农药。推广 应用优良品种和技术，努力发挥传统的精
