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“魔法教授”让土壤“活”起来

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-08-10  来源:农民日报  浏览次数:5   编辑:邓林女
核心提示:——南京农业大学沈其荣教授团队创新进取纪闻

沈其荣教授(右三)及其团队在海南香蕉试验地研究实施方案。(资料图)
 
      全思懋记者沈建华     “Magicprofessor!”2012年10月,全世界最古老、最有名的农业试验站——英国洛桑试验站原土壤系主任Da-vidPowlson,和多位国际同行专家考察了江苏省江阴市全元生物有机肥产业化基地后,对南京农业大学沈其荣教授团队的研发成果敬佩不已,情不自禁地赞扬沈其荣为“魔法教授”。     沈其荣的“魔法”可不简单!曾荣获多项国家级和省部级科技奖励的沈其荣教授及其团队,近年来的研发又揭开了调控土壤微生物区系,同时实现作物当季高产、优质和持续保育土壤双重目标的土肥关系密码,为有机肥替代化肥行动,作出了重要的路径探索。     破解密码:用微生物培肥土壤     近年来,化肥零增长、“土十条”、果菜有机肥替代化肥行动等有机肥行业的利好政策接踵而至。但是,由于我国近40年来长期过量施用化肥,土壤肥力明显退化;又由于大量农村劳动力向城镇转移,传统农家肥施用又脏又累,导致我国每年产生的数十亿吨农家肥变成了农业废弃物而随地弃置,严重污染农村生态环境。同时,国内有机肥的生产和施用,又存在企业散、规模小、价格高、见效慢、质量参差不齐、肥效普遍低缓等问题。     沈其荣教授35年来坚持在做一件事——将传统的农家肥资源研发成商品有机肥,让农民能够像施用化肥那样方便地施用有机肥,这一方面能有效抑制土壤酸化和调控土壤微生物区系,另一方面能大量消纳农业废弃物,消除农村环境污染隐患。     “关键的科学问题就是解密土壤生命的密码。”对由他提出和其团队实施的“调控土壤微生物区系”新思路,沈其荣做了这样的生动解释:“我们研发的这种肥料,一方面让土壤中现有的好的微生物生长得更快,另外一方面想办法引进土壤中缺乏的其他好的微生物,既给它们‘启动费’‘住房’,还给它们解决“老婆工作、孩子上学”问题(相伴微生物),让它们进入土壤后能够如鱼得水,全身心地投入培肥土壤的工作。”     这一得到国内外同行认可和良好评价的新思路及其实践,已经取得了令人瞩目的成效。他们研发的有机肥和生物有机肥技术工艺已被全国近600家企业采用,研发的土壤熏蒸与生物有机肥联用防控土传病害综合技术效果显著。     沈其荣团队先后获得国家技术发明二等奖、国家科技进步二等奖、国家专利金奖、国家教学成果二等奖各1项,省部级一等奖5项;获得国家发明专利66件、国际PCT专利6件,其中40多件专利在企业得到转化,为我国土壤肥力提升和有机肥产业发展作出了重大贡献。     扬长避短:“鱼和熊掌”要兼得     化肥、有机肥各有长处和不足,如何扬长避短,进一步提高农产品品质,改善土壤环境?沈其荣团队研究发现,调控(根际)土壤微生物区系对作物高产和安全生产能起到“四两拨千斤”的作用。     该团队由此研发出全元生物有机肥,重点提升土壤生物功能。他们认为,微生物对培肥土壤和促进作物高产的作用不可估量。问题是如何来调控土壤微生物区系,达到实现作物当季高产优质、持续保育土壤的双重目标。     众所周知,作物连作容易导致土壤结构性差、养分不平衡、土壤微生物活性低,最终导致作物产量逐年下降。2008年8月,沈其荣团队在山西省临汾市尧都区县底镇的一个14年果龄的苹果园里,亩均施用300公斤全元生物有机肥,2009年10月苹果收获时,产量比上一年增加了40%,所有老树都增加了很多新芽和新枝。     通常,当苹果树果龄达到18年时就得更新,直至目前,那片苹果园的果龄已有23年了,但果农丝毫没有更新果树的想法。在2009~2016年这8年间,该苹果园的平均产量为4997公斤/亩,而旁边主要施用化肥的对照区苹果园平均产量为2719公斤/亩。果农吉振海说:“果园自从施用了全元生物有机肥后,苹果产量没有‘大小年’了,每年产量都很稳定,而且苹果大小很均匀,色泽更好,这几年的效益比过去几乎翻倍了。”     沈其荣团队进一步研究发现,施用了全元生物有机肥的苹果树,其根系当年新根量比对照果树增加了80%,根系活力增加了60%左右,而且土壤微生物区系显著优于对照区土壤。     对这种作用机理,沈其荣是这样解释的:“全元生物有机肥的大概念是指能够改善土壤条件和促进植物生长的有机、无机、生物三大主成分,小概念是指能够提供植物生长所必需的各种营养元素和部分氨基酸。”     香蕉土传枯萎病一直被认为是最难控制的病害之一。沈其荣团队从2009年开始,在海南省乐东县万钟公司1万亩香蕉园内建起了香蕉及其他热带水果土传病害防控研究所,针对发病率很严重的蕉园,运用“全元”理念将土壤绿色处理与生物有机肥联用,真正实现了防治香蕉土传枯萎病的目标,种出来的香蕉果皮光亮、无斑点、糖分含量高、香味浓厚、货架期长,目前已经大面积示范推广几十万亩次。     变废为肥:新工艺解决新难题     病死畜禽无害化处理是一个大难题,如何变废为肥、变废为宝而没有污染,更是难上加难。沈其荣带领团队经过四年多潜心研究,创造的硫酸水解法,是一种寓无害化处理病死畜禽和屠宰场下脚料于肥料化利用之中的崭新技术工艺。     沈其荣告诉记者,“每100公斤新鲜病死畜禽能生产出27~30公斤的氨基酸、脂肪以及少量矿物质,通过这项技术可以将这些生物资源变成高附加值的氨基酸及其衍生肥料,整个处理过程没有废水、废气、废物排出,真正实现了零污染处理。”     沈其荣给记者算了一笔账:“1吨病死畜禽的运输成本200元,水解需要的浓硫酸成本200元,再加上水电蒸汽成本100元,人工成本100元,合计成本约600元。1吨水解的氨基酸和脂肪,可用于生产5吨芽孢杆菌类生物有机肥中的添加料,其每吨肥料中氨基酸和脂肪的成本120元,而过去用于生产生物有机肥的氨基酸(饼粕类蛋白)成本约为450元,所以每吨生物有机肥的成本节省了330元。”     此外,沈其荣团队利用酸解氨基酸和秸秆生产木霉固体菌种,攻克了传统的木霉固体菌种需要将固体材料灭菌并在灭菌空间中发酵生产的技术瓶颈,为全国推广木霉生物有机肥提供木霉固体菌种。     沈其荣介绍,木霉(真菌)生物量大,产生的促生物质和拮抗物质含量高、种类多,其促生和生防效果比芽孢杆菌更好,但由于木霉在液体扩繁中不能形成孢子或形成的孢子浓度不够,还必须通过固体发酵生产木霉菌种,而固体发酵又有要对固体材料进行灭菌并在灭菌空间中发酵等要求,使很多企业望而却步。     他带领团队经过几年研究,创造性地研发了一种能够不需灭菌的固体材料和不需在灭菌空间中进行大规模发酵生产木霉固体菌种的廉价专利技术。目前已向11家大型企业转让了该技术,生产出的木霉全元生物有机肥,让当季作物的增产效果能与化肥媲美甚至更高,而且农产品口味和品质显著提高。在西瓜、黄瓜、辣椒、茄子、番茄、土豆、苹果、香蕉等几十种经济作物上均表现出同样的效果。     宁夏中卫市种植压砂西瓜已有几百年历史,但连作障碍问题长期困扰瓜农。沈其荣团队从2015年开始,在中卫市香山乡进行木霉全元生物有机肥的试验示范,单瓜重都超过10公斤,甜度增加20%~30%,西瓜土传枯萎病防控率达到73%~78%。瓜农张进中说:“这个木霉全元生物有机肥在压砂西瓜上的增产和增甜效果,是我们从来没有见到过的。”     沈其荣预言:“木霉全元生物有机肥必将成为今后我国肥料产业中的主打产品之一,这种产品兼具增加当季作物产量、改善作物品质、抑制土壤酸化、调控土壤微生物区系、保护生态环境等多重作用,能为实现化肥减施增效提供技术和产品支撑。”这位肥料界的“大咖”,对中国生物有机肥产业的发展前景,充满了信心。
高山铁观音
 


 
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