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我國自主研發(fā)青貯飼料專用復(fù)合微生物菌劑

2018-04-13 18:49:58   

隨著我國畜牧業(yè)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,傳統(tǒng)飼料的加工方式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代畜牧業(yè)需求。針對農(nóng)牧民急需優(yōu)質(zhì)青貯飼料的現(xiàn)狀,中國科學(xué)院微生物研究所科研團(tuán)隊自主研發(fā)出“微青”系列青貯飼料專用復(fù)合微生物菌劑,成功打破了阻礙我國畜牧業(yè)發(fā)展的優(yōu)質(zhì)青貯飼料加工技術(shù)瓶頸,經(jīng)濟(jì)效益顯著

北京北四環(huán)外,中國科學(xué)院微生物研究所,研究員鐘瑾從實驗室角落里搬出一個玻璃罐子,小心擦拭著上面的灰塵。罐子里盛的是3年前他制備的青貯飼料,雖然罐子已微微泛黃,但罐子里的“寶貝”依舊新鮮如初。

讓鐘瑾的青貯飼料“青春永駐”的功臣是中科院微生物所自主研發(fā)的“微青”系列青貯飼料專用復(fù)合微生物菌劑。它緣何擁有如此神奇魅力?經(jīng)濟(jì)日報記者走訪了“微青”研發(fā)團(tuán)隊。

怪圈:“夏壯秋肥冬瘦春死”

青海冬季嚴(yán)寒漫長,牛羊過冬掉膘嚴(yán)重。由此,提供高質(zhì)量的青貯飼料至關(guān)重要,相關(guān)加工技術(shù)瓶頸亟待突破

圓臉上架副眼鏡,說起話來慢條斯理,55歲的陶勇是中科院微生物生理與代謝工程重點(diǎn)實驗室主任,也是“微青”研發(fā)團(tuán)隊的主要負(fù)責(zé)人之一。

“隨著我國畜牧業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展進(jìn)程的加快,傳統(tǒng)飼料的加工方式已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代畜牧業(yè)需求。”2010年,青海省科技廳廳長解源找到微生物所,提出希望:充分發(fā)揮微生物所在微生物學(xué)研究方面的優(yōu)勢,促進(jìn)當(dāng)?shù)匦竽翗I(yè)發(fā)展。

原來,青海冬季嚴(yán)寒漫長,因冬季缺草或牧民簡單貯存的草質(zhì)量較差,牛羊“果腹”的需求無法得到滿足,膘掉得厲害。一頭牛/羊一個冬天常常掉膘25%至30%,甚至50%,等到來年水草豐沛時,才能恢復(fù)體重。

但這與微生物有何關(guān)系?“青貯飼料,是以青綠植物、農(nóng)副產(chǎn)品、食物殘渣及其他植物材料為原料,在密封的青貯設(shè)施(青貯窖、青貯壕、青貯塔以及青貯袋等)中,經(jīng)過微生物(乳酸菌為主)發(fā)酵后,得到的多汁、耐貯、可供全年飼喂的飼料,整個發(fā)酵過程稱為青貯。”陶勇解釋。

到青海調(diào)研,陶勇發(fā)現(xiàn),多數(shù)牧民都是夏天打回草后自然堆放晾干,但干草料營養(yǎng)損失嚴(yán)重,霉變損失也很大;有的牧民則是將收割后的青草打碎后直接丟進(jìn)窖里自然發(fā)酵,但這種傳統(tǒng)青貯飼料制作技術(shù)相對原始,主要利用飼草表面自然附著的少量乳酸菌進(jìn)行簡單發(fā)酵,因為青貯過程中雜菌多,且自然附著的乳酸菌多為異型,發(fā)酵能力弱,無法快速主導(dǎo)發(fā)酵進(jìn)程和減少營養(yǎng)物質(zhì)損失,導(dǎo)致青貯發(fā)酵品質(zhì)較差,家畜不愿采食。

如何打破牛羊養(yǎng)殖“夏壯秋肥冬瘦春死”的怪圈?答案是提供適口性好且能夠最大限度保存青鮮草營養(yǎng)物質(zhì)的青貯飼料。然而現(xiàn)實是,有些進(jìn)口的用于青貯飼料加工的微生物菌劑,平均下來一噸草大約需要幾十到一百多元,很多牧民只能“望而卻步”;有的菌劑則是用了沒有效果。優(yōu)質(zhì)青貯飼料加工的技術(shù)瓶頸已成為阻礙當(dāng)前我國畜牧業(yè)發(fā)展的一只“攔路虎”。

“要想牛羊冬季不掉膘,就得解決青貯飼料匱乏問題。雖然它既不是科技前沿,也不能帶來很大的個人收益,但關(guān)系著牧區(qū)農(nóng)民的生計。”不久,“青貯復(fù)合菌劑”研發(fā)團(tuán)隊正式成立:做工業(yè)微生物的陶勇研究員、做乳酸菌的鐘瑾研究員、菌種保藏中心主任周宇光研究員、做酶制劑的董志揚(yáng)研究員等,從此踏上了漫漫“長征路”。

挑戰(zhàn):如何找到理想菌株

為找到營養(yǎng)價值高、味道好、成本低的專用復(fù)合微生物菌劑,科研團(tuán)隊篩選了上千株菌株,最終獲得針對不同類型飼草原料最有效的乳酸菌菌株

什么樣的微生物菌劑才能達(dá)到最好效果?起初,陶勇心里并不很清楚,他只知道研究目標(biāo)有兩個:一是青貯飼料采用了他們研發(fā)的菌劑后,營養(yǎng)價值要得以完好地保存,牛羊聞了后要喜歡吃;二是降低菌劑成本,提高牧民收入。

看似簡單的問題其實并不簡單。不同青貯原料在青貯不同階段,其微生物菌群特征、生理代謝特征及不同微生物間的相互作用都不一樣。目前,市場上售賣的一些微生物菌劑有的雖具有普適性,但因為缺乏針對性,其青貯效果或牛羊采食效果并不顯著。能不能研發(fā)出適應(yīng)不同種類青貯原料的青貯飼料專用復(fù)合微生物菌劑?研究者們決定摸著石頭過河。

能否找到理想菌株是他們遇到的第一個挑戰(zhàn)。乳酸菌是一類能利用可發(fā)酵碳水化合物產(chǎn)生大量乳酸的細(xì)菌通稱,包含42個屬、430多種。“我們要找到性質(zhì)優(yōu)良的乳酸菌,通過多重標(biāo)準(zhǔn)分離篩選。”鐘瑾等人為此幾乎跑遍了國內(nèi)所有重要的農(nóng)牧區(qū),采集了幾十種飼草原料。此后,團(tuán)隊成員一頭扎進(jìn)實驗室,開始了夜以繼日的菌株分離篩選。

經(jīng)過兩年多緊張工作,青貯團(tuán)隊篩選了包括“土著”菌及實驗室分離保存的乳酸菌等菌株上千株,并在此基礎(chǔ)上復(fù)篩獲得候選功能菌株,進(jìn)一步獲得針對不同類型飼草原料最有效的乳酸菌菌株。其中,最早獲得的就是依據(jù)燕麥草的理化、微生物菌群及其所處環(huán)境等特點(diǎn),研發(fā)出的微生物所青貯1號菌劑——微青1號。

青貯團(tuán)隊的成果很快在青海海南州、海北州等地迅速推廣。隨后推出的系列菌劑也很快在全株玉米、甜高粱、玉米秸稈等的青貯中得以應(yīng)用,并取得良好效果。但讓鐘瑾最難忘的一幕發(fā)生在內(nèi)蒙古多倫的一家牧場。

那是4年前,鐘瑾前往目的地準(zhǔn)備對新研發(fā)的菌劑效果采樣檢測。剛打開青貯包,將使用了菌劑制備好的青貯蒿草抖落在地,幾十米外,上百頭牛像得到命令一樣狂奔著沖向鐘瑾,那一瞬間,她有點(diǎn)嚇蒙了。接下來,牛兒們埋頭吃草的情景讓她恍然大悟,繼而開懷大笑。

原來,蒿草常常散發(fā)一種刺鼻氣味,牛羊多避而遠(yuǎn)之不肯采食,而添加了“微青”菌劑的蒿草青貯后,散發(fā)出淡淡的酸香及醇香,不僅適口性更好,顏色更翠綠,而且大大提高了青貯飼料的營養(yǎng)價值。

目標(biāo):生產(chǎn)高質(zhì)量青貯菌劑

經(jīng)過進(jìn)一步優(yōu)化菌劑配方,相關(guān)專用復(fù)合微生物菌劑成本低,經(jīng)濟(jì)效益顯著,讓牧場經(jīng)營者們直接體會到了科技帶來的力量

牛兒們的瘋狂“舉動”讓鐘瑾等人堅定了信心。“為中國生產(chǎn)高質(zhì)量的青貯菌劑!”青貯團(tuán)隊向新目標(biāo)再次發(fā)起進(jìn)攻:進(jìn)一步優(yōu)化菌劑配方,針對不同地區(qū)地理環(huán)境特點(diǎn)、不同類型的青貯原料,如全株玉米、甜高粱、苜蓿、玉米小麥秸稈等,推出“微青”系列青貯飼料專用復(fù)合微生物菌劑,并優(yōu)化相關(guān)生產(chǎn)工藝,將一噸飼草使用菌劑的成本降到10元甚至更低。

很快,喜訊傳來:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物營養(yǎng)與飼料科學(xué)系教授楊紅建告知,經(jīng)對比,在其他飼喂條件相同的情況下,與飼喂未添加菌劑的青貯全株玉米相比,添加“微青”菌劑青貯加工的全株玉米青貯飼料,可使一只肉羊增重11.8%,飼料轉(zhuǎn)化率提高13.4%,肉羊屠宰率和肉骨比也顯著提高。按照每只活羊售價10元/斤計算,一只肉羊半年可增加經(jīng)濟(jì)效益60多元。

不久,山西畜牧獸醫(yī)研究所再傳佳音:相比未添加菌劑制備的青貯飼料,采食“微青”菌劑制備獲得的優(yōu)質(zhì)青貯飼料,每頭奶牛產(chǎn)奶量每天平均增加1.2公斤,相當(dāng)于每頭牛每天直接增加經(jīng)濟(jì)效益3.28元。

苜蓿青貯的成功也給河北涿州等地的奶牛場帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。鐘瑾等人采用針對性的菌劑,結(jié)合適宜的加工工藝,獲得了適口性好、營養(yǎng)價值提高的優(yōu)質(zhì)青貯苜蓿。在牧場經(jīng)過配方調(diào)整替代苜蓿干草后,不僅每頭牛每天節(jié)約飼料成本4元錢,每頭牛每天產(chǎn)奶量的提高又帶來4元錢的收益,而更神奇的是,奶質(zhì)也得以提升,鮮乳收購價每公斤提高近兩毛錢,又帶來近7元的增收。優(yōu)質(zhì)的青貯苜蓿配合配方調(diào)整,直接給牧場帶來每頭牛每天近15元的效益,這讓牧場的經(jīng)營者們直接體會到了科技的力量。

“雖然青貯是個老技術(shù),但我國沒有專門研究青貯菌劑的研究隊伍。沒有優(yōu)質(zhì)的青貯,牛羊冬季就沒有好口糧。”青貯團(tuán)隊與當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)戶、肉牛養(yǎng)殖場、奶牛養(yǎng)殖場等多家企業(yè)合作,在青海海南州、內(nèi)蒙古通遼、呼倫貝爾等多地開展現(xiàn)場培訓(xùn)會,指導(dǎo)當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶或企業(yè)規(guī)范青貯制作流程,為更多基層用戶提供相關(guān)科技支撐服務(wù)。

“把論文成果體現(xiàn)在農(nóng)牧民的笑臉上,帶動貧困地區(qū)脫貧致富。”目前,“微青”菌劑已在青海、內(nèi)蒙古、河北等12個省、自治區(qū)的玉米、甜高粱、燕麥、天然牧草及玉米秸稈等不同飼草原料上應(yīng)用示范達(dá)幾十萬余噸。“我國甘蔗尾葉年產(chǎn)量約2600多萬噸,大量尾葉被廢置或燃燒,不僅造成環(huán)境污染,還造成資源嚴(yán)重浪費(fèi)。”眼下,鐘瑾等人瞄準(zhǔn)甘蔗的主產(chǎn)地廣西,準(zhǔn)備大干一場。

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