在國家重點研發(fā)計劃“綠色生物炭基-微生物復(fù)合肥創(chuàng)制與產(chǎn)業(yè)化”項目年度進展總結(jié)會期間，各課題組的專家老師進行了子課題匯報和討論。
▲課題三與課題四匯報討論
天津坤禾生物科技集團股份有限公司技術(shù)總監(jiān)趙鋼勇、廣東省科學(xué)院生態(tài)環(huán)境與土壤研究所副研究員湯佳等人進行了課題三與課題四的討論。與會專家從綠色生物炭基微生物復(fù)合肥的生產(chǎn)與產(chǎn)品優(yōu)化、示范推廣與配套應(yīng)用技術(shù)兩方面匯報了各自的研究進展。
課題三和課題四是基于前兩個課題的延伸，將課題一、課題二中篩選與研制的合成功能菌群與改性生物炭結(jié)合形成不同類型的生物炭基微生物復(fù)合肥，將研究成果進行落地轉(zhuǎn)化、形成產(chǎn)品并進行生產(chǎn)優(yōu)化和示范推廣，更好地解決不同土壤的種植問題，實現(xiàn)減肥增效、作物提質(zhì)增產(chǎn)、防控面源污染。目前課題三已試制出三款生物炭基微生物復(fù)合肥的試驗樣品，課題三、四的相關(guān)老師已經(jīng)逐步開展了肥料效果驗證和評價試驗。
針對項目以及課題目前的一些進展和規(guī)劃，我們對與會專家進行了采訪。
▲商建英（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)教授）
問題：商老師您好，您作為生物炭領(lǐng)域的專家，請您講一講本項目在改性生物炭與土壤微生物化肥及農(nóng)作物互相增效機制方面有什么優(yōu)勢？
我認(rèn)為本項目設(shè)置的非常好，因為傳統(tǒng)的生物炭可能存在pH值較高或者含的灰分較高的問題，不太適于一些微生物的生長或者對于一些土壤條件不太適應(yīng)。通過這個項目做高適配改性，生物炭對于微生物的適應(yīng)性會更好，可以給微生物提供更好的住所。所以通過改性可以讓生物炭和微生物更加適配，從而提高微生物在土壤中的活性，好比讓微生物在土壤中有個更好的生物炭房子去住的一個效果，菌的活性更好、增效性也會更強一些。
問題：王老師您好，您是國際著名生物炭領(lǐng)域的專家，請您講一講目前高適配性生物炭材料的主要進展，為了更好的負(fù)載功能菌，我們在哪些生物炭上做了哪些改進性的嘗試和研究？
高適配性生物炭研發(fā)是我們課題主要想解決的問題。目前我們在做的工作主要是為了提高炭對菌的適配性，把微生物負(fù)載到生物炭里面，所以我們開展的工作就是通過一系列的實驗進行生物炭改性，改性就是改變生物炭的一些性質(zhì)。
從原材料選擇開始，比如說選擇一些秸稈或者是木本的材料，根據(jù)不同的溫度制成不同的炭。最后，根據(jù)要負(fù)載的微生物種類，選擇最適合的炭和改性方法，能夠把菌的負(fù)載量提高、微生物的活性增強。
我們主要是通過兩種手段改性，一是炭做好以后用化學(xué)的方法去改性。用一些化學(xué)物質(zhì)，比如用鐵、殼聚糖改性等等。另外，用物理方法進行球磨，把它磨得非常細，在生物炭磨得非常細的時候，它的一些物理性質(zhì)會發(fā)生改變，在這種情況下，就能跟微生物更好地結(jié)合在一起。接下來，我們目前主要是對枯草芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌這兩種微生物做一些試驗。之后將其他課題的微生物菌群拿來，根據(jù)微生物菌群對炭的性質(zhì)要求，進一步做炭的篩選和改性。
非常高興能和坤禾生物一起研究這個項目，希望我們現(xiàn)在的團隊能夠進一步開展工作，最后把這個產(chǎn)品做出來，實現(xiàn)廣泛推廣。
問題：羅老師您好，請您講講您團隊負(fù)責(zé)的菌種高通量靶向篩選技術(shù)以及目前的主要成果。
我們開展了如下工作：
一、功能菌群靶向篩選：我們采用碳-13標(biāo)記底物與氧-18水同位素雙標(biāo)記技術(shù)，結(jié)合DNA穩(wěn)定性同位素探針（DNA-SIP）技術(shù)，建立雙維度功能微生物篩選平臺。在秸稈腐解等典型碳循環(huán)體系中，通過碳-13同位素示蹤精準(zhǔn)識別參與纖維素降解代謝的功能微生物，同時利用氧-18同位素標(biāo)記有效區(qū)分具有代謝活性的功能菌株。該方法有效解決了傳統(tǒng)培養(yǎng)方法中環(huán)境樣品微生物冗余度高（>80%）、休眠菌占比大（約40-60%）等技術(shù)瓶頸，實現(xiàn)活性功能微生物的精準(zhǔn)捕獲。
二、功能單菌高通量分離：基于自動化培養(yǎng)組學(xué)技術(shù)平臺，已成功分離獲得若干株具有纖維素降解功能的細菌，完成16S rRNA基因鑒定及表型數(shù)據(jù)庫構(gòu)建，同時開展合成菌群構(gòu)建，基于交叉互養(yǎng)、拮抗等特性，構(gòu)建包含5個核心菌株的最小功能菌群，其有機碳降解效率顯著提升。
三、盆栽驗證工作：通過盆栽試驗，接種合成菌群使植物源有機碳同化周期縮短，13C結(jié)果表明接種功能合成群落可顯著提高植物源有機碳在土壤中的積累，為農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)固碳提供理論依據(jù)，為項目的功能菌研發(fā)和產(chǎn)品開發(fā)提供技術(shù)支撐。
▲趙鋼勇（天津坤禾生物科技集團股份有限公司技術(shù)總監(jiān)）
問題：趙總您好，請您講一講我們開發(fā)出來哪些類型的炭基微生物復(fù)合肥，它們的功能定位分別是什么？
很榮幸我們承擔(dān)了“十四五”國家重點研發(fā)計劃項目“綠色生物炭-微生物復(fù)合肥創(chuàng)制與產(chǎn)業(yè)化”。這個項目已經(jīng)執(zhí)行了一年多的時間，我們在項目研發(fā)上取得了顯著進展。目前已經(jīng)開發(fā)出三類在行業(yè)內(nèi)具有代表性的好產(chǎn)品。
第一類是基于綠色生物炭、中量元素和合成菌群的綠色生物炭基-中量元素微生物復(fù)合肥，這類產(chǎn)品，主要針對目前國內(nèi)從南到北、從東到西面臨的土壤酸化、鹽漬化、板結(jié)，甚至鹽堿地等問題。在這一類產(chǎn)品里已經(jīng)形成了三個種類的土壤修復(fù)菌劑，這三種菌劑通過各自產(chǎn)品功能分別針對酸堿鹽土壤，未來可以很好的配合大量元素肥作為基肥使用，甚至可以作為追肥一起使用，來解決土壤已經(jīng)出現(xiàn)的酸化、鹽漬化、鹽堿地、板結(jié)等痛點問題。在解決這些痛點的同時也配合大量元素氮磷鉀肥去提高它的吸收利用率、促進植物吸收根健壯發(fā)達。在未來，除了行業(yè)內(nèi)施用的以氮磷鉀為主導(dǎo)的復(fù)合肥，在基肥上還可以增加綠色生物炭基-中量元素型微生物復(fù)合肥，做到大量元素化肥的減肥增效。
第二類新產(chǎn)品是以綠色生物炭、腐熟有機質(zhì)、氮磷鉀、高效合成菌群形成的綠色生物炭基-大量元素型微生物復(fù)合肥。這一類產(chǎn)品主要針對現(xiàn)在復(fù)合肥用量大、吸收效率不好等問題。通過我們新研發(fā)的綠色生物炭基-大量元素微生物復(fù)合肥，基本上可以將氮磷鉀的含量設(shè)定在15-25%之間，在各個種植區(qū)域里結(jié)合人們的施肥習(xí)慣進行大比例的減肥配合施用，這樣可以很好的把人們現(xiàn)在習(xí)慣上使用的45%以上甚至60%左右的化肥中氮磷鉀的總含量降下來。我們通過優(yōu)質(zhì)的改性生物炭配合合成菌群和腐熟有機質(zhì)去實現(xiàn)氮磷鉀的減少流失與固定、高效利用，同時也兼顧土壤的礦物質(zhì)活化，通過合成菌群繁殖代謝在土壤里形成的豐富的代謝產(chǎn)物，去促進氮磷鉀的吸收、促進根系的健壯和大量生長、提升整體的氮磷鉀肥的吸收水平、實現(xiàn)“減肥增效”。我們在做這類生物炭有機質(zhì)氮磷鉀合成菌群（大三元）復(fù)合微生物肥料時，能夠在比較高的氮磷鉀濃度下保證菌的活性、提升合成菌群的多功能性，保障我們的產(chǎn)品施到地里以后，菌活性高、定殖能力強、在土壤里繁殖快，并盡快發(fā)揮作用。
現(xiàn)在中國畝用氮磷鉀肥用量比較大，一般每畝用量在50-200千克之間，這個用量和世界發(fā)達國家，比如歐美地區(qū)、日本相比大很多。通過我們研發(fā)的生物炭基-大量元素微生物復(fù)合肥，可以把復(fù)合肥濃度降下來，氮磷鉀的濃度降下來以后，通過生物炭、腐熟有機質(zhì)、高效率的合成菌群給土壤中植物的根系及施入的氮磷鉀肥做綜合效能提升。這樣，在減肥的時候做了這些有效的增效措施，既提高了化肥利用率，可以實現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)，同時又減少超量化肥對土壤的污染和破壞，實現(xiàn)“藏糧于技，藏糧于地”，實現(xiàn)更長久的可持續(xù)農(nóng)業(yè)和優(yōu)質(zhì)農(nóng)業(yè)的健康發(fā)展。
第三類產(chǎn)品，是高含量合成菌群的菌炭顆粒。它以優(yōu)質(zhì)的改性生物炭和高效合成菌群，特別是生防菌群和活化土壤的菌群，在土壤里能夠形成功能菌的大量使用和高效率定殖生長。這一類產(chǎn)品，我們現(xiàn)在做的有效含菌量顆粒肥中的有效含菌量已經(jīng)達到了50億/克，遠遠高于行業(yè)內(nèi)同類產(chǎn)品。目前在市面上能看到的國內(nèi)的菌肥顆?；旧虾吭?億/克、5億/克、10億/克，10億/克以上的就很少了，特別是在東北西北地區(qū)人們有施用BB肥（摻混肥料）的習(xí)慣，基肥、BB肥是人們重要的施肥場景，因為旱作大田作物大面積種植追肥不容易，所以在雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)地區(qū)基本上以基肥為主。目前常規(guī)的低含量菌肥顆粒在施用時存在用量大、田間表現(xiàn)效果不穩(wěn)定、施肥混播性不強等問題。
在我們開發(fā)的綠色生物炭合成菌群這一類菌炭顆粒肥料里，通過一些新的研發(fā)技術(shù)，率先實現(xiàn)了全顆粒有效菌含量達到50億每克以上，在市場上一定會有很好的引領(lǐng)作用，特別是在雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)地區(qū)，人們把BB肥作為一個重要的摻混要素，既提升了有機質(zhì)又能夠基本上使合成菌群的有效菌含量在每噸BB肥里占到5億/克以上。這樣能很好的提升雨養(yǎng)地區(qū)優(yōu)質(zhì)菌肥的使用量，包括通過我們項目研發(fā)的高適配性改性生物炭去提升生物炭對合成菌群的負(fù)載能力，在微孔里為合成菌群提供更良好的保護。在氮磷鉀高滲透壓的環(huán)境下，我們利用相關(guān)技術(shù)去提升合成菌群的存活率，延長這一類產(chǎn)品中活菌的保質(zhì)期，從而提高了微生物肥料與化肥同時施用的可行性，實現(xiàn)兩者的有效協(xié)同。
