「微青」研發人員在實驗場地視察。 經濟日報記者 沈 慧攝
鍾瑾在實驗室指導學生做實驗。經濟日報記者 沈 慧攝
隨著我國畜牧業產業快速發展,傳統飼料的加工方式已經遠遠不能滿足現代畜牧業需求。針對農牧民急需優質青貯飼料的現狀,中國科學院微生物研究所科研團隊自主研發出「微青」系列青貯飼料專用複合微生物菌劑,成功打破了阻礙我國畜牧業發展的優質青貯飼料加工技術瓶頸,經濟效益顯著
北京北四環外,中國科學院微生物研究所,研究員鍾瑾從實驗室角落裡搬出一個玻璃罐子,小心擦拭著上面的灰塵。罐子裡盛的是3年前他製備的青貯飼料,雖然罐子已微微泛黃,但罐子裡的「寶貝」依舊新鮮如初。
讓鍾瑾的青貯飼料「青春永駐」的功臣是中科院微生物所自主研發的「微青」系列青貯飼料專用複合微生物菌劑。它緣何擁有如此神奇魅力?經濟日報記者走訪了「微青」研發團隊。
怪圈:「夏壯秋肥冬瘦春死」
青海冬季嚴寒漫長,牛羊過冬掉膘嚴重。由此,提供高質量的青貯飼料至關重要,相關加工技術瓶頸亟待突破
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實驗室主任,也是「微青」研發團隊的主要負責人之一。
「隨著我國畜牧業產業化發展進程的加快,傳統飼料的加工方式已遠遠不能滿足現代畜牧業需求。」2010年,青海省科技廳廳長解源找到微生物所,提出希望:充分發揮微生物所在微生物學研究方面的優勢,促進當地畜牧業發展。
原來,青海冬季嚴寒漫長,因冬季缺草或牧民簡單貯存的草質量較差,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,才能恢復體重。
但這與微生物有何關係?「青貯飼料,是以青綠植物、農副產品、食物殘渣及其他植物材料為原料,在密封的青貯設施(青貯窖、青貯壕、青貯塔以及青貯袋等)中,經過微生物(乳酸菌為主)發酵後,得到的多汁、耐貯、可供全年飼餵的飼料,整個發酵過程稱為青貯。」陶勇解釋。
到青海調研,陶勇發現,多數牧民都是夏天打回草後自然堆放晾乾,但乾草料營養損失嚴重,黴變損失也很大;有的牧民則是將收割後的青草打碎後直接丟進窖裡自然發酵,但這種傳統青貯飼料製作技術相對原始,主要利用飼草表面自然附著的少量乳酸菌進行簡單發酵,因為青貯過程中雜菌多,且自然附著的乳酸菌多為異型,發酵能力弱,無法快速主導發酵進程和減少營養物質損失,導致青貯發酵品質較差,家畜不願採食。
如何打破牛羊養殖「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物質的青貯飼料。然而現實是,有些進口的用於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。優質青貯飼料加工的技術瓶頸已成為阻礙當前我國畜牧業發展的一隻「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,但關係著牧區農民的生計。」不久,「青貯複合菌劑」研發團隊正式成立:做工業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、做酶製劑的董志揚研究員等,從此踏上了漫漫「長徵路」。
挑戰:如何找到理想菌株
為找到營養價值高、味道好、成本低的專用複合微生物菌劑,科研團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
什麼樣的微生物菌劑才能達到最好效果?起初,陶勇心裡並不很清楚,他只知道研究目標有兩個:一是青貯飼料採用了他們研發的菌劑後,營養價值要得以完好地保存,牛羊聞了後要喜歡吃;二是降低菌劑成本,提高牧民收入。
看似簡單的問題其實並不簡單。不同青貯原料在青貯不同階段,其微生物菌群特徵、生理代謝特徵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,其青貯效果或牛羊採食效果並不顯著。能不能研發出適應不同種類青貯原料的青貯飼料專用複合微生物菌劑?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。乳酸菌是一類能利用可發酵碳水化合物產生大量乳酸的細菌通稱,包含42個屬、430多種。「我們要找到性質優良的乳酸菌,通過多重標準分離篩選。」鍾瑾等人為此幾乎跑遍了國內所有重要的農牧區,採集了幾十種飼草原料。此後,團隊成員一頭扎進實驗室,開始了夜以繼日的菌株分離篩選。
經過兩年多緊張工作,青貯團隊篩選了包括「土著」菌及實驗室分離保存的乳酸菌等菌株上千株,並在此基礎上復篩獲得候選功能菌株,進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燕麥草的理化、微生物菌群及其所處環境等特點,研發出的微生物所青貯1號菌劑——微青1號。
青貯團隊的成果很快在青海海南州、海北州等地迅速推廣。隨後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用,並取得良好效果。但讓鍾瑾最難忘的一幕發生在內蒙古多倫的一家牧場。
那是4年前,鍾瑾前往目的地準備對新研發的菌劑效果採樣檢測。剛打開青貯包,將使用了菌劑製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衝向鍾瑾,那一瞬間,她有點嚇蒙了。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,蒿草常常散發一種刺鼻氣味,牛羊多避而遠之不肯採食,而添加了「微青」菌劑的蒿草青貯後,散發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價值。
目標:生產高質量青貯菌劑
經過進一步優化菌劑配方,相關專用複合微生物菌劑成本低,經濟效益顯著,讓牧場經營者們直接體會到了科技帶來的力量
牛兒們的瘋狂「舉動」讓鍾瑾等人堅定了信心。「為中國生產高質量的青貯菌劑!」青貯團隊向新目標再次發起進攻:進一步優化菌劑配方,針對不同地區地理環境特點、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」系列青貯飼料專用複合微生物菌劑,並優化相關生產工藝,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:中國農業大學動物營養與飼料科學系教授楊紅建告知,經對比,在其他飼餵條件相同的情況下,與飼餵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,可使一隻肉羊增重11.8%,飼料轉化率提高13.4%,肉羊屠宰率和肉骨比也顯著提高。按照每隻活羊售價10元/斤計算,一隻肉羊半年可增加經濟效益60多元。
不久,山西畜牧獸醫研究所再傳佳音:相比未添加菌劑製備的青貯飼料,採食「微青」菌劑製備獲得的優質青貯飼料,每頭奶牛產奶量每天平均增加1.2公斤,相當於每頭牛每天直接增加經濟效益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濟效益。鍾瑾等人採用針對性的菌劑,結合適宜的加工工藝,獲得了適口性好、營養價值提高的優質青貯苜蓿。在牧場經過配方調整替代苜蓿乾草後,不僅每頭牛每天節約飼料成本4元錢,每頭牛每天產奶量的提高又帶來4元錢的收益,而更神奇的是,奶質也得以提升,鮮乳收購價每公斤提高近兩毛錢,又帶來近7元的增收。優質的青貯苜蓿配合配方調整,直接給牧場帶來每頭牛每天近15元的效益,這讓牧場的經營者們直接體會到了科技的力量。
「雖然青貯是個老技術,但我國沒有專門研究青貯菌劑的研究隊伍。沒有優質的青貯,牛羊冬季就沒有好口糧。」青貯團隊與當地的農戶、肉牛養殖場、奶牛養殖場等多家企業合作,在青海海南州、內蒙古通遼、呼倫貝爾等多地開展現場培訓會,指導當地農戶或企業規範青貯製作流程,為更多基層用戶提供相關科技支撐服務。
「把論文成果體現在農牧民的笑臉上,帶動貧困地區脫貧致富。」目前,「微青」菌劑已在青海、內蒙古、河北等12個省、自治區的玉米、甜高粱、燕麥、天然牧草及玉米秸稈等不同飼草原料上應用示範達幾十萬餘噸。「我國甘蔗尾葉年產量約2600多萬噸,大量尾葉被廢置或燃燒,不僅造成環境汙染,還造成資源嚴重浪費。」眼下,鍾瑾等人瞄準甘蔗的主產地廣西,準備大幹一場。(經濟日報·中國經濟網記者 沈 慧)
(責任編輯:劉朋)