地区：上海市 宝山区
关键词：黑龙江大学
成果类型：其它
成果领域：生物与新医药
成果编号：A2021061000005243
成果描述：
| 课题来源：黑龙江省科技攻关项目编号: GA08B103 2008～2011；项目名称:能源作物种质资源创新及新品种选育和栽培技术研究；哈尔滨市科技攻关项目编号：2004AA9CN139(2004～2007)项目名称：新型制糖原料–糖用甜高粱品种的开发与利用中国农业科学院院长基金项目农科院科(2003)168(2004～2006)项目名称：新型制糖原料甜高粱的研究与利用背景：随着经济的发展和人们生活水平的提高，对能源的需求量将越来越大，能源供需矛盾日益突出，不可再生的化石能源逐渐走向枯竭，探索新型的清洁类可替代能源备受国际社会关注。现代化的农业需要石油工业做支撑，中国作为农业大国，农业越发展，消耗的能源越多，加之人口的能源需求剧增，能源的供需矛盾十分突出。中国已在多个领域开展生物质能源课题研究，但尚没有被认可并大范围利用的生物质新能源。中国粮食安全始终是社会发展的重要问题，发展能源作物的前提是不与人争粮，不与粮争地，开发利用边际性土地(指自然条件相对较差的非耕地，包括新垦生地、荒坡、滩涂、盐碱地等)。甜菜是北方独具特色的经济作物，与甜高粱一样具有耐盐碱、耐瘠薄特点，乙醇产率高，是中国北方最具潜力的能源作物。化学分析结果显示，甜菜汁是乙醇生产最适用的原料，国外的研究证明，甜菜每公顷产量45吨，含糖率16%时，可实现每公顷乙醇4.5吨，低于木薯(按40t/hm<'2>产量计算)2.5%，甘蔗(按70t/hm<'2>产量计算)8.2%；但高于甜高粱、玉米、小麦等作物。甜高粱是一种高效能源作物，一般亩产150-200kg籽粒和4.5-5.5t秸秆(其汁液含糖量在12%-18%)，可生产燃料乙醇300kg左右。在边际性土地上种植甜高粱，增加了粮食供给，生产了绿色能源，可改善生态环境和生活环境，促进生态文明和新农村建设。黑龙江省是农业大省，也将是未来的生物强省。特别是通过后的黑龙江省生物产业发展规划，为下一步的生物质能源的开发与发展指明了方向，奠定了良好的政策与环境基础。如何通过品种资源筛选，杂交选育、田间鉴评以及实验室发酵、中试鉴定等研究手段，开发适合于黑龙江省进行规模化生产的能源型甜菜和能源型甜高粱品种，探索出与之配套的栽培技术，一度成为农业科技人员的努力目标。技术原理及性能指标：对引进的丰产类型甜菜资源材料和现有资源材料进行整理和鉴定，在丰产型与高糖型品系杂交得到的后代中，筛选单位面积糖分产出量、乙醇转化率相对高的组合(可忽略糖纯度指标)，逐代选择优良株系，从而筛选出能源型或糖能兼用型甜菜资源材料。在田间试验的基础上，选择不同类型甜菜品系，进行发酵菌种的筛选和试验条件的优化，从而研究确定能源型甜菜发酵适合菌种及适宜的发酵条件，确定能源型甜菜品种(系)乙醇转化率指标的鉴定技术与方法。通过能源型甜菜的筛选与经济指标及鉴定技术的确定试验，对不同品种的甜菜进行乙醇转化率的研究，得到乙醇转化率相对较高的能源型甜菜组合。利用筛选出的性状优良、遗传稳定、乙醇转化率相对较高的的资源材料配制杂交组合，对杂交后代进行含糖量、生物产量测定和品质分析，同时进行异地鉴定、生产示范，从中选育出高产优质的能源型甜菜品种或糖能兼用型新品种。选育出产糖量比当地糖甜菜品种提高10％以上的育种材料15～20份，育成能源型甜菜品种2～3个；搜集、整理、鉴定甜高粱资源材料300份；生物产量在60t/hm<'2>以上、总糖分15％以上、出汁率60％优异能源型甜高粱资源材料10～15份；育成甜高粱品种2-3个参加全省区域试验；撰写研究论文3～5篇技术创新与先进性：收集、整理、鉴定糖能兼用型甜菜资源材料：整理、收集了100份能源型及糖能兼用型甜菜资源材料。通过对农艺性状、品质性状、适应性、抗性的调查分析。能源型甜菜资源材料的创新：综合性状优良的基础材料加以利用和创新，共配制杂交组合120余份，从中筛选鉴定出生物产量在45t/hm<'2>以上、总糖分15％以上、抗病丰产的资源材料12份。筛选出能源型甜菜种质HTP02、TYEB03、TYEB06和中甜207/09等。糖能兼用型甜菜品种甜研311的选育：2009年，甜研311通过黑龙江省品种审定命名推广，确定为糖能兼用型甜菜新品种。平均根产量47501.7kg/hm<'2>，照品种增产21.7%，含糖率17.4%，比对照品种提高1.0度，产糖量8348.9kg/hm<'2>，比照品种提高30.4%。通过不同品种甜菜的乙醇转化率的研究，筛选出能源型甜菜TYEB03、TYEB06和中甜207/09备选种质。确定能源型甜菜在酿酒酵母1373的作用下，在32℃、初始pH5.5、接种量10%的发酵条件下，发酵培养基各营养盐的添加量分别为硫酸铵10%、磷酸二氢钾10%、硫酸镁5%、氯化钙5%，在该条件下进行甜菜品种的发酵试验，根据得到的乙醇转化率的高低作为能源型甜菜一项经济技术鉴定指标。该研究完成了能源型甜高粱、甜菜的品种资源收集、筛选和鉴定工作，采用品种资源筛选，杂交选育、田间鉴评和实验室发酵、中试鉴定等研究手段，优选了能源型甜菜和能源型甜高粱的发酵菌株，优化了实验室小试和中试的发酵生产条件。初步建立了能源型甜高粱品种(系)糖醇转化指标鉴定技术、能源型甜菜品种的筛选及鉴定技术。开发出适合于创新性、规模化生产的糖能兼用型甜菜和能源型甜高粱品种，培育出糖能兼用型甜菜品种一个：甜研311；能源型甜高粱品种四个：龙甜高粱1号、龙甜高粱2号；中甜高粱1号、中甜高粱2号。探索并总结出与糖能兼用型甜菜品种甜研311和能源型甜高粱相配套的栽培技术。技术成熟度及适应范围：2008-2010年课题组向企业和个人提供龙甜高粱1号种子9.7万斤；龙甜高粱2号种子1.8万斤，以每斤2元利润计算，则可获利21万元。龙甜高粱1号：2007-2008年共进行10点区域试验，全部增产，平均公顷生物产量65896.2公斤，比对照品种龙饲1号增产15.8%，2008年参加生产试验，共进行5点生产试验，平均公顷生物产量61934公斤，与对照龙饲1号相比5个点增产，平均增产12.5%。区、生试平均产量63915.1公斤，比对照增产14.2%，公顷增加产量9075.9公斤，以每公斤0.2元计算，1815.2元。龙甜高粱2号：2008-2009年共进行10点区域试验，全部增产，平均公顷生物产量66042.9公斤，比对照品种合甜增产16.1%，2010年参加生产试验，共进行5点生产试验，平均公顷生物产量62992公斤，与对照合甜相比5个点增产，平均增产15.5%。区、生试平均产量64517.5公斤，比对照增产15.8%，公顷增加产量10193.8公斤，以每公斤0.2元计算，2038.8元。应用的情况及存在的问题：该项目在研期间，建立了阿城亚沟和道里榆树镇2个原原种、原种繁育基地，面积达到120亩；建立了双城希勤和五常市二河乡2个良种生产基地，面积达到500亩；建立了省农科院、呼兰甜研、双城韩甸、四方山军马场、肇源农业科技园区、肇州农技中心、安达农业科技园区、大庆分院等新品种示范基地8个，辐射区内种植面积10万亩以上。中国能源型甜菜、甜高粱品种的推广与应用还存在一些问题，其中主要变现：开发利用新型生物质能源的研究利用还处在初级阶段，国家相应的配套政策还没有出台；人们投资建设利用甜菜、甜高粱生产乙醇企业还有担当风险顾虑；农民还没有认清大面积种质能源型甜菜、甜高粱品种的生产效益情况。所以，该项目为今后研究开发利用新型能源作物、开发生物质能源形成了坚实的技术储备。 |
