改良生物炭负载微生物对改善大豆生长发育的研究

我国作为全球大豆消费大国，随着近年来我国经济的快速发展，饲料、豆制品、食用油等下游领域对大豆需求持续增长。产量方面，在我国有关政策的扶持、农业机械化水平持续提升、大豆种植面积及单产提升等因素的推动下，近年来我国大豆产量持续增长。据资料显示，2022年我国大豆产量约为405.7亿斤，折合为2028.5万吨，同比增长23.7%；消费量约为11124.36万吨，同比下降1.2%。

我国是大豆的原产地，但大豆的产量占世界总产量也不到10%，自给率非常低，需求量和进口量都居世界首位。虽然我国产量低需求量高，但是却无法通过扩大产量来满足需求。这是由于我国的基本国情，耕地面积小，现存耕地面积大约在20亿亩，人均耕地面积不到一亩半，差不多只有世界人均水平的一半。如果要满足大豆的供给，大豆的种植面积会接近国内的耕地面积的一半。并且大豆单位面积产值低，比谷物还低1/4。因此可以预见，未来我国大豆主要依靠进口的长期趋势仍然无法改变。

我们无法用更多的土地去种植大豆，但是我们可以更高的产量去填补这个空缺。针对这个问题我们团队提出了”生物炭负载根瘤菌“的方法来解决这个问题。现在市场上说：”要想作物产量高，化肥农药少不了“，但是随着这些年的大量施用对土地造成了巨大的伤害，所以我们用“生物炭负载根瘤菌”的方法来减少化肥的使用，以生物方法来对作物进行氮的补给。

1.以玉米秸秆等农业废弃物为原料制备出空隙多比表面积大，且表面含有大量羟基等含氧基团的生物炭；

2.利用常用表面改性剂—硅烷偶联剂，对生物炭表面进行改性；

3.通过盆栽实验分析改良后的生物炭对大豆生长发育产生的影响。

本项目先研发出一条可行路线（从制备生物炭，改性生物炭到负载对植物生长发育起重要作用的微生物），再在该基础上进行改进和创新，更新产品提高效果。

   生产：首先我们先进行原材料的采购，把玉米秸秆、水稻秸秆、牛粪等回收制备成生物炭并且改性，然后我们把微生物负载在改性后的生物炭上提高微生物的存活能力和对植物有益的能力，最后我们把生产的“炭”包装出售。

4.1融资计划

4.1.1融资来源

  （1）自有资金：项目方自有资金、股东出资等

  （2）银行贷款

  （3）政策资金4.1.2融资金额：10万元

   4.1.3融资用途：技术研发成本，基础设施成本，设备购买

   4.1.4融资期限：本项目采取短期融资计划，预计期限为1年4.2未来融资计划：根据项目未来发展，预计业务进一步扩大规模时将需要进行下一轮融资，具体融资情况根据项目情况另作安排。

本产品的目标用户主要是大豆种植的大中型农场。我们的价值主张是降低大中型农场对氮肥等化肥的使用，从而减少他们在化肥采购上的资金投入，同时改善土壤现状。产品销售将主要通过在大中型大豆种植农场周边设立销售点以及在互联网上投放广告等渠道进行。为与客户建立长期友好的合作关系，我们会积极收集客户反馈，定期与客户沟通，力求建立平等、互利、共赢的伙伴关系。收入来源主要依靠产品销售利润，同时我们也会利用产品包装袋上的广告位创造额外收入。

关键资源包括团队成员、指导老师、产品研发所需的新型技术以及项目申请的资金。关键活动则涉及产品的持续研发与优化，以及市场推广策略。此外，为保障产品稳定供应及优化销售网络，我们还打算与原材料供应商和售卖商建立合作伙伴关系，并积极拓展与大中型农场的合作。

1.技术风险

（1）原始生物炭比表面积和孔隙率低、对有机污染物的吸附能力有限的问题。

（2）在生物炭负载根瘤菌时有些根瘤菌可能会不适应生物炭上的酸碱环境或者一些负载基团而死亡的问题

（3）生物炭负载根瘤菌固氮能力能否减少化肥使用缓解污染环境问题。

2.应对措施

（1）通过酸、碱、金属盐或金属氧化物的改性提高生物炭比表面积和孔结构，进一步提高其对有机污染物的吸附能力

（2）通过对比实验，寻找改性生物炭负载根瘤菌的最佳配比及寻找根瘤菌存活的最适环境。

（3）先通过盆栽实验对改良生物炭负载根瘤菌和大豆生长发育的研究的可行性进行探索。

（1）生态效益

发展零碳排放的可再生生物质能源是实现“碳达峰”和“碳中和” 的最重要的手段之一。将固体废弃物转化为生物炭，能够减少温室气体排放，实现碳封存。

（2）经济效益

1.提高作物产量

根瘤菌是一种能与豆类作物根部共生形成根瘤并可以固氮的细菌。负载根瘤菌的生物炭通过促进根瘤的形成和固氮作用，为作物提供充足的氮素，从而提高作物的产量。生物炭的添加可以使地上生物量平均增加262%，地下生物量增加164%，根瘤重增加3575%，生物固氮比对照增加2126%。这些数据直接反映了负载根瘤菌的生物炭在提高作物产量方面的显著效果。

2.降低化肥使用

由于负载根瘤菌的生物炭具有固氮作用，它可以减少作物对氮肥的依赖，从而降低化肥的使用量。这不仅降低了农业生产成本，还减少了化肥对环境的污染。

3.改善土壤质量

生物炭本身具有改善土壤结构、提高土壤肥力和水分保持能力的作用。负载根瘤菌的生物炭在土壤中释放的根瘤菌能够进一步促进土壤微生物群落的多样性和活性，从而改善土壤质量。良好的土壤质量有利于作物的生长和产量的提高。

4.促进农业可持续发展

负载根瘤菌的生物炭通过提高作物产量、降低化肥使用和改善土壤质量等方式，促进了农业的可持续发展。这种可持续的农业生产方式有助于保护生态环境、提高资源利用效率、降低生产成本和增加农民收入。