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我国自主研发青贮饲料专用复合微生物菌剂

2018-07-22 10:02:43 来源: 经济日报-中国经济网 作者:

  “微青”研发人员在实验场地视察。经济日报记者 沈慧摄

  钟瑾在实验室指导学生做实验。经济日报记者 沈慧摄

  随着我国畜牧业产业快速发展,传统饲料的加工方式已经远远不能满足现代畜牧业需求。针对农牧民急需优质青贮饲料的现状,中国科学院微生物研究所科研团队自主研发出“微青”系列青贮饲料专用复合微生物菌剂,成功打破了阻碍我国畜牧业发展的优质青贮饲料加工技术瓶颈,经济效益显著

  北京北四环外,中国科学院微生物研究所,研究员钟瑾从实验室角落里搬出一个玻璃罐子,小心擦拭着上面的灰尘。罐子里盛的是3年前他制备的青贮饲料,虽然罐子已微微泛黄,但罐子里的“宝贝”依旧新鲜如初。

  让钟瑾的青贮饲料“青春永驻”的功臣是中科院微生物所自主研发的“微青”系列青贮饲料专用复合微生物菌剂。它缘何拥有如此神奇魅力?经济日报记者走访了“微青”研发团队。

  怪圈:“夏壮秋肥冬瘦春死”

  青海冬季严寒漫长,牛羊过冬掉膘严重。由此,提供高质量的青贮饲料至关重要,相关加工技术瓶颈亟待突破

  圆脸上架副眼镜,说起话来慢条斯理,55岁的陶勇是中科院微生物生理与代谢工程重点实验室主任,也是“微青”研发团队的主要负责人之一。

  “随着我国畜牧业产业化发展进程的加快,传统饲料的加工方式已远远不能满足现代畜牧业需求。”2010年,青海省科技厅厅长解源找到微生物所,提出希望:充分发挥微生物所在微生物学研究方面的优势,促进当地畜牧业发展。

  原来,青海冬季严寒漫长,因冬季缺草或牧民简单贮存的草质量较差,牛羊“果腹”的需求无法得到满足,膘掉得厉害。一头牛/羊一个冬天常常掉膘25%至30%,甚至50%,等到来年水草丰沛时,才能恢复体重。

  但这与微生物有何关系?“青贮饲料,是以青绿植物、农副产品、食物残渣及其他植物材料为原料,在密封的青贮设施(青贮窖、青贮壕、青贮塔以及青贮袋等)中,经过微生物(乳酸菌为主)发酵后,得到的多汁、耐贮、可供全年饲喂的饲料,整个发酵过程称为青贮。”陶勇解释。

  到青海调研,陶勇发现,多数牧民都是夏天打回草后自然堆放晾干,但干草料营养损失严重,霉变损失也很大;有的牧民则是将收割后的青草打碎后直接丢进窖里自然发酵,但这种传统青贮饲料制作技术相对原始,主要利用饲草表面自然附着的少量乳酸菌进行简单发酵,因为青贮过程中杂菌多,且自然附着的乳酸菌多为异型,发酵能力弱,无法快速主导发酵进程和减少营养物质损失,导致青贮发酵品质较差,家畜不愿采食。

  如何打破牛羊养殖“夏壮秋肥冬瘦春死”的怪圈?答案是提供适口性好且能够最大限度保存青鲜草营养物质的青贮饲料。然而现实是,有些进口的用于青贮饲料加工的微生物菌剂,平均下来一吨草大约需要几十到一百多元,很多牧民只能“望而却步”;有的菌剂则是用了没有效果。优质青贮饲料加工的技术瓶颈已成为阻碍当前我国畜牧业发展的一只“拦路虎”。

  “要想牛羊冬季不掉膘,就得解决青贮饲料匮乏问题。虽然它既不是科技前沿,也不能带来很大的个人收益,但关系着牧区农民的生计。”不久,“青贮复合菌剂”研发团队正式成立:做工业微生物的陶勇研究员、做乳酸菌的钟瑾研究员、菌种保藏中心主任周宇光研究员、做酶制剂的董志扬研究员等,从此踏上了漫漫“长征路”。

  挑战:如何找到理想菌株

  为找到营养价值高、味道好、成本低的专用复合微生物菌剂,科研团队筛选了上千株菌株,最终获得针对不同类型饲草原料最有效的乳酸菌菌株

  什么样的微生物菌剂才能达到最好效果?起初,陶勇心里并不很清楚,他只知道研究目标有两个:一是青贮饲料采用了他们研发的菌剂后,营养价值要得以完好地保存,牛羊闻了后要喜欢吃;二是降低菌剂成本,提高牧民收入。

  看似简单的问题其实并不简单。不同青贮原料在青贮不同阶段,其微生物菌群特征、生理代谢特征及不同微生物间的相互作用都不一样。目前,市场上售卖的一些微生物菌剂有的虽具有普适性,但因为缺乏针对性,其青贮效果或牛羊采食效果并不显著。能不能研发出适应不同种类青贮原料的青贮饲料专用复合微生物菌剂?研究者们决定摸着石头过河。

  能否找到理想菌株是他们遇到的第一个挑战。乳酸菌是一类能利用可发酵碳水化合物产生大量乳酸的细菌通称,包含42个属、430多种。“我们要找到性质优良的乳酸菌,通过多重标准分离筛选。”钟瑾等人为此几乎跑遍了国内所有重要的农牧区,采集了几十种饲草原料。此后,团队成员一头扎进实验室,开始了夜以继日的菌株分离筛选。

  经过两年多紧张工作,青贮团队筛选了包括“土著”菌及实验室分离保存的乳酸菌等菌株上千株,并在此基础上复筛获得候选功能菌株,进一步获得针对不同类型饲草原料最有效的乳酸菌菌株。其中,最早获得的就是依据燕麦草的理化、微生物菌群及其所处环境等特点,研发出的微生物所青贮1号菌剂——微青1号。

  青贮团队的成果很快在青海海南州、海北州等地迅速推广。随后推出的系列菌剂也很快在全株玉米、甜高粱、玉米秸秆等的青贮中得以应用,并取得良好效果。但让钟瑾最难忘的一幕发生在内蒙古多伦的一家牧场。

  那是4年前,钟瑾前往目的地准备对新研发的菌剂效果采样检测。刚打开青贮包,将使用了菌剂制备好的青贮蒿草抖落在地,几十米外,上百头牛像得到命令一样狂奔着冲向钟瑾,那一瞬间,她有点吓蒙了。接下来,牛儿们埋头吃草的情景让她恍然大悟,继而开怀大笑。

  原来,蒿草常常散发一种刺鼻气味,牛羊多避而远之不肯采食,而添加了“微青”菌剂的蒿草青贮后,散发出淡淡的酸香及醇香,不仅适口性更好,颜色更翠绿,而且大大提高了青贮饲料的营养价值。

  目标:生产高质量青贮菌剂

  经过进一步优化菌剂配方,相关专用复合微生物菌剂成本低,经济效益显著,让牧场经营者们直接体会到了科技带来的力量

  牛儿们的疯狂“举动”让钟瑾等人坚定了信心。“为中国生产高质量的青贮菌剂!”青贮团队向新目标再次发起进攻:进一步优化菌剂配方,针对不同地区地理环境特点、不同类型的青贮原料,如全株玉米、甜高粱、苜蓿、玉米小麦秸秆等,推出“微青”系列青贮饲料专用复合微生物菌剂,并优化相关生产工艺,将一吨饲草使用菌剂的成本降到10元甚至更低。

  很快,喜讯传来:中国农业大学动物营养与饲料科学系教授杨红建告知,经对比,在其他饲喂条件相同的情况下,与饲喂未添加菌剂的青贮全株玉米相比,添加“微青”菌剂青贮加工的全株玉米青贮饲料,可使一只肉羊增重11.8%,饲料转化率提高13.4%,肉羊屠宰率和肉骨比也显著提高。按照每只活羊售价10元/斤计算,一只肉羊半年可增加经济效益60多元。

  不久,山西畜牧兽医研究所再传佳音:相比未添加菌剂制备的青贮饲料,采食“微青”菌剂制备获得的优质青贮饲料,每头奶牛产奶量每天平均增加1.2公斤,相当于每头牛每天直接增加经济效益3.28元。

  苜蓿青贮的成功也给河北涿州等地的奶牛场带来了显著的经济效益。钟瑾等人采用针对性的菌剂,结合适宜的加工工艺,获得了适口性好、营养价值提高的优质青贮苜蓿。在牧场经过配方调整替代苜蓿干草后,不仅每头牛每天节约饲料成本4元钱,每头牛每天产奶量的提高又带来4元钱的收益,而更神奇的是,奶质也得以提升,鲜乳收购价每公斤提高近两毛钱,又带来近7元的增收。优质的青贮苜蓿配合配方调整,直接给牧场带来每头牛每天近15元的效益,这让牧场的经营者们直接体会到了科技的力量。

  “虽然青贮是个老技术,但我国没有专门研究青贮菌剂的研究队伍。没有优质的青贮,牛羊冬季就没有好口粮。”青贮团队与当地的农户、肉牛养殖场、奶牛养殖场等多家企业合作,在青海海南州、内蒙古通辽、呼伦贝尔等多地开展现场培训会,指导当地农户或企业规范青贮制作流程,为更多基层用户提供相关科技支撑服务。

  “把论文成果体现在农牧民的笑脸上,带动贫困地区脱贫致富。”目前,“微青”菌剂已在青海、内蒙古、河北等12个省、自治区的玉米、甜高粱、燕麦、天然牧草及玉米秸秆等不同饲草原料上应用示范达几十万余吨。“我国甘蔗尾叶年产量约2600多万吨,大量尾叶被废置或燃烧,不仅造成环境污染,还造成资源严重浪费。”眼下,钟瑾等人瞄准甘蔗的主产地广西,准备大干一场。(经济日报·中国经济网记者 沈慧)

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