一、研发方向

       广东省菠萝叶工程技术研究中心（以下简称“工程中心”）是广东省科学技术厅于2015年10月26日正式认定，由中国热带农业科学院农业机械研究所和中国热带农业科学院南亚热带作物研究所联合共建的省级工程技术研究机构，主管部门为广东省科学技术厅，中心主任为张劲研究员。

       工程中心针对广东省菠萝产业发展需求，围绕菠萝叶综合利用、发展绿色循环经济，建设美丽新农村，重点开展高含纤菠萝品种的选育与栽培技术，菠萝叶纤维纺织产品开发，菠萝叶渣能源化、饲料化和肥料化利用研究等，建成一个机构设置完整、人员配备合理、仪器设备齐全、运行机制高效，集基础研究、技术研发、成果转化、国际交流和人才培养于一体的面向广东、服务热区，辐射东南亚地区的综合平台，为我国菠萝叶综合利用技术研发、工程化、技术推广和产业化提供有力支撑，有助于加强菠萝产业科技创新能力，推进菠萝传统产业升级，符合我国热作产业发展需要，对农业增效农民增收具有重要意义。

       二、研发条件

       工程中心现有科研用房2000多平方米，中试基地2个，仪器设备50多台（套）。目前工程中心设研究室5个，研发人员26人，其中高级职称13人，中级职称13人，中高级熟练技术2人。主要研究人员中，具有博士学位4人，硕士学位15人，研发人员以中青年骨干为主、涵盖作物育种、栽培、植保、加工、机械、管理及推广等专业领域的人才。

       在人才培养上，引进留学研修回国人员1人，1人赴澳大利亚攻读博士学位，1人攻读华中农业大学博士学位，并与华中农业大学、海南大学、黑龙江八一农垦大学联合培养硕士研究生共5人。在国内菠萝主产区推广优良品种、栽培新技术、菠萝叶纤维提取加工和叶渣利用技术，培训农民300多人次。

       近两年多，菠萝叶综合利用方面的科研项目主要来源于国家自然科学基金、公益性行业（农业）科研专项、广东省科技计划项目、广东省自然科学基金项目、海南省自然科学基金项目，研发经费投入约1000余万元。

       三、研发任务与成果

       （一）菠萝品种选育与栽培

       1、种质利用

       从引进菠萝种质资源中选育出：MD-2、台农16、台农17等优良种质，已在各地较大面积生产应用，表现良好。其中MD-2由于其品质优、货架期长、耐贮运性强，效益优势表现明显。台农16、台农17是早年引种中心研发并配套以催花技术为核心的栽培技术，加上这两个品种苗繁育较易，使这两个品种大面积推广和应用。其中台农17口感好，耐贮运，深受市场喜爱，台农17果实成熟期易裂果和裂梗明显，使商品率下降，相关的防控制技术还在研究中。

       2、栽培技术研发

       围绕新品种推广面临的种苗繁育问题、安全高效催花及产期调节问题、病虫害防治问题，开展了优良品种种苗繁育技术，催花技术，主要病虫害综合防治技术的研发。研发叶芽插育苗法，较快的培育壮苗，为广大种植户等提供了MD-2等种苗。针对MD-2、台农16、台农17等优良品种，开发的它们的产期调节技术和安全催花技术，通过种植季节、种植苗木大小以及催花标准、催花药剂及浓度、时间等控制防止早花、调节产期。

       针对MD-2的心腐病，采用综合防控，利用健康种苗，起畦定植，勿偏施氮肥，定期药剂防治，及时拔除并烧毁病株，病穴土壤药剂消毒，邻近健康植株灌根处理的方法，取得了良好的效果。

       品质调控技术研发：通过肥水等栽培管理技术，合理使用微量元素、植物激素促进果实品质的形成，增加果实的香气，提高风味。

       相关技术成果获农业部农业科技进步二奖1项、农业部科技成果鉴定1项。

       （二）菠萝叶纤维工程化开发

       1、菠萝叶纤维高效提取装备

       与相关企业协同创新，研制菠萝叶纤维高效提取样机，实现菠萝叶收获和纤维提取联合作业，并在广东徐闻进行中试试验。

       一代样机提取纤维的工艺方案：菠萝叶收获→刮麻、分选→收集纤维→清洗→浸碱→加酸煮→除杂→清洗→晒干

       二代样机工艺方案：收菠萝叶→刮麻→分选→纤维回收→清洗→干燥

       三代样机工艺方案同二代一样，对关键部件和参数进行调整与优化，优点：加快菠萝叶喂入速度，纤维得率提高，工作稳定；缺点：纤维含杂率较高，仍需改进完善。

       相关成果获国家发明专利2项，实用新型专利3项。

       2、菠萝叶纤维细度分选设备

       研制菠萝叶纤维细度分选机，将纤维按根、中、梢分段，经相同脱胶及精细化加工处理后，由数据统计分析结果可知，纤维细度差异性显著，最粗达400公支，最细可达800公支，细度能否在纺纱时表现出显著差异还有待进一步分析研究。相关成果获实用新型专利1项，发表EI论文2篇。

       3、菠萝叶纤维工艺纤维生产性试验及纺织产品开发

       优化菠萝叶纤维化学脱胶工艺，进一步提高纤维细度与柔软度，改善纺织品外观品质，分别与棉、粘胶纤维、绢丝进行混纺，制备不同混纺比例的纱线约8吨，根据纱线特性，开发双珠地、单珠地、平纹、弹力平纹等几种不同风格的面料，每年试制20000多双袜子、1700件T恤、2000条内裤。相关成果获海南省科技进步一等奖1项（农业机械研究所排第二）、广东省科学技术三等奖1项、湛江市科学技术一等奖1项；获国家发明专利1项，实用新型专利7项。

        （二）菠萝叶渣干法厌氧发酵反应器及配套设备设施研发与试验

       1、配套设备研发

       针对热带地区环境温度较高，日照充足等优点，结合菠萝茎叶高水分、高纤维等特点，考虑干法发酵物料浓度高导致搅拌困难、接种物与新料混合不均等难题，开展反应器、搅拌机、太阳能－空气能供热及在线监测系统的研制。

       （1）户用沼气干发酵罐

       户用沼气干法发酵罐设计为圆筒卧式，具有结构稳定、强度高、密封性好、移动灵活和制造成本低等特点。用于农村家庭沼气处理废弃物和畜禽粪便。获实用新型专利1项。

       （2）连续式滚筒恒温干法厌氧发酵反应器

       反应器滚筒的外层包裹加热管，联接太阳能－空气能联合供热系统，在保证发酵温度的同时，还提供了操作间的空调冷气，能耗低。滚筒以旋转方式对物料进行搅拌，使物料混合均匀，发酵反应充分，较好地解决了固体原料搅拌难的问题，容积产气率高。螺旋输送的进出料方式，密封可靠，操作方便，自动化程度高。获实用新型专利1项。

       （3）物料搅拌机

       用于热带农业废弃物干法厌氧发酵原料接种预处理搅拌，具有批次处理量大、自动出料、适用于多种农业物料的混合等特点，也可用于小型养殖场饲料混合搅拌。

       （4）太阳能－空气能联合增温系统

       通过太阳能集热联箱采集热量为主，以空气压缩机热交换产生热量为辅，储存在水箱中进行换热，受控热水通过反应器外壁上盘管循环，供给发酵所需的温度。其优点是充分利用太阳能、空气低温热能，控制沼气干发酵温度在中温发酵范围内。

       （5）在线监测系统

       用于沼气厌氧发酵气体分析及数据监控。主要监测并记录的气体成分包括CH4、CO2、O2、H2S含量和流量等。监测的点数可以为多点，并循环对所有的监测点进行气体抽取及监测浓度，所监测的气体浓度可在现场中实时显示，并可传输到中控室进行输出。

       系统优化配置传感器模块、过滤组件、抽气泵、电磁阀、PLC组件及接线端子等。安装灵活方便，成分监测显示结果灵敏可靠，即满足了监测需要，又节省了仪器购置成本。获实用新型专利2项。

       2、发酵产沼气试验

       采用菠萝茎叶与甘蔗叶、香蕉茎秆分别混合的方式，选取物料混合比例、粪草比、干物质浓度、接种物浓度等4个影响较大的因素，运用均匀设计法设计了4因素7水平的混合物料厌氧发酵试验方案。菠萝叶渣与甘蔗叶混合最适合的发酵工艺是：菠萝叶渣与甘蔗叶比例1.4，粪草比0，干物质浓度20%，接种物30%(总产气量最高)。菠萝茎叶与香蕉茎秆最适合的混合发酵工艺为：菠萝叶渣与香蕉茎秆渣比例1.4，粪草比0，干物质浓度20%，接种物30%(总产气量最高)。且菠萝叶渣与甘蔗叶渣混合发酵产沼气总量优于与香蕉茎秆混合发酵。

       （三）菠萝叶渣青贮饲料生产及搭配饲喂育肥猪

       1、生产工艺研究

       新鲜菠萝叶渣适当风干后装瓶、压实、密封后于室温下青贮，在青贮过程中,水分含量显著上升，粗灰分含量也呈上升趋势，但是差异不明显；干物质含量、粗纤维、粗脂肪、粗蛋白含量在青贮过程中均呈现不同程度的显著下降趋势。因此，在菠萝叶渣青贮过程中，首先应该严格控制水分含量，以尽量避免养分过多流失，菠萝叶渣在青贮后的确能够显著降低纤维素含量，利于动物消化吸收，但在青贮菠萝叶渣饲喂动物时，应注意脂肪和蛋白质的补充。

       2、菠萝叶青贮饲料饲喂育肥猪

       用菠萝叶渣青贮饲料代替部分精饲料有助于降低饲喂育肥猪成本。其中以干物质4%的比例添加效果最好。菠萝叶渣220元/吨，猪的精饲料市场价约为3720元/吨。如果按照干物质含量4%的比例添加菠萝叶渣，每增重一千克节约成本约1.16元。具有较好的经济价值。

在饲料中添加适量的菠萝叶渣青贮饲料对育肥猪生产性能无不良影响，育肥猪互相争抢食物现象明显，适口性好，育肥猪毛色光洁、肉色红亮、体征健康、血液生化指标正常、生长性能良好。饲喂适量菠萝叶渣青贮饲料可以提高猪肉这pH值，显著降低肌肉的失水率，可延长猪肉保鲜度，减少PSE肉的发生。

       （四）菠萝茎叶肥料化利用

       针对菠萝茎叶粉碎还田、提升地力的需求以及目前我国菠萝茎叶粉碎还田机械作业次数多、作业效率低、能耗高等问题，提出了双辊式菠萝茎叶粉碎还田机的方案，其中前刀辊对地面菠萝植株进行切割、捡拾和粉碎，后刀辊对菠萝茎叶再次粉碎，研制的1JHB-90/100/150型系列菠萝茎叶粉碎还田机进行了田间菠萝茎叶粉碎还田试验，突破了以往菠萝茎叶无法一次作业满足还田农艺要求的瓶颈，使得作业效率大幅提高80%、作业能耗大幅降低32.3%。相关成果获实用新型专利4项。

       四、行业影响与贡献

       工程中心认定以来，承担国家级、省部级项目20余项，通过项目实施，解决了菠萝叶综合利用产业中的一些重大科技问题，形成多项专利技术和成果。MD-2、台农16、台农17等新品种和配套技术的应用，促进了菠萝产业品种结构的调整和升级，品质提高，产期拉长，效益收入增加，提高了菠萝产业的竞争力，增加了城乡人民的优质果品供应。菠萝叶纤维的开发利用可为新兴的菠萝叶纤维纺织产业提供技术储备，进一步拉长菠萝产业链条。菠萝叶渣的饲料化、肥料化、能源化利用，有效提高了热带农业废弃物综合利用率水平，增加农村就业率，促进农村社会的稳定，减少资源浪费和废弃物对农业生态环境的污染，促进菠萝主产区农业可持续发展。