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小秸秆做出“大文章”

中国科学院植物研究所曾做过这样一个统计:秸秆中,用作饲料的占23%37%被直接焚烧,0.5%用来生产沼气,4%被工业利用,其余的被扔掉。我国秸秆每年产量9亿多吨,多年以来没有找到好的解决方案,出现地区性、季节性、结构性的秸秆过剩,致使农村一直乱丢乱烧,不仅制造雾霾,污染空气水体,而且由于有机质没有归还土壤,造成土壤板结,肥力减退。

我们再看另一组数据:我国优质粗饲料资源缺乏,缺口达2.3亿吨,且以每年10%的速度递增。中国海关数据统计2015年中国进口苜蓿草突破120万吨,同比增37.18%

两组数据对比,让人揪心。秸秆用作饲料的只有23%,而每年我国又有2.3亿吨的饲料缺口。如何在这两者间搭一座桥?如何变?这就是本文要推出的主人公——浙江大学教授、求是青年学者王佳博士的研究方向。王教授2013年获得省自然科学基金资助,2016年获得国家自然科学基金优秀青年科学基金。

 

秸秆的出路何在?

牛羊这类反刍动物吃草、产奶、产肉,不与人畜争粮,被誉为节粮型畜种。反刍动物养殖是我国发展最快的养殖行业之一。粗饲料在反刍动物养殖中具有至关重要的地位,但我国优质粗饲料资源缺乏,进口量大,而且缺口每年都在扩大。以往秸秆主要被焚烧和直接还田,造成资源的巨大浪费,也污染了大气环境,随着禁烟行动的开展,面对各级政府出台的农作物秸秆禁烧令,环保部门甚至动用无人机、卫星对秸秆焚烧点进行监控,还在官网上实时通报起火点。但每逢农忙期间,秸秆遍地焚烧现象依然严重,屡禁不止。所以如何利用好秸秆,让秸秆饲料化,是秸秆处理最优路径。

在采访中,王教授回忆起当初自己的博士论文就是这一研究领域。说实话,博士论文研究秸秆,引起了不小的争议。既不新颖,也不前沿,是个吃力不讨好的活。可就是这一小秸秆,做出了大文章。那是一篇符合中国国情、接地气的文章。


突破的难点在哪?

        方向选定了,可是困难却不小。秸秆消化性差、养分不足、动物利用率很低,针对这一问题,前期科研人员提出了物理、化学和生物预处理、营养补饲等方法。但实际应用时仍不能满足易操作、环境友好和效果稳定的要求。为此需要进一步提升最具潜力的外源酶和营养补饲应用的可行性。

    针对外源酶,需要挖掘高效的酶,并避免其被瘤胃微生物降解,王佳教授利用酵母表面展示技术实现了酵母酶的开发,实验分析显示酵母酶促进了瘤胃微生物的有益代谢,减少了微生物的裂解,有效改善了玉米秸的消化性,使玉米秸秆的供能效率提升了36%,降低了甲烷的生成量;针对营养补饲,需要找到优劣粗饲料代谢差异的本质。王佳教授所在反刍动物团队,通过补饲淀粉和过瘤胃氨基酸使饲喂玉米秸达到了饲喂苜蓿的效果,而且发现果胶比淀粉的补饲效果更好。反刍动物经长期的进化,利用粗饲料的过程中会产生甲烷这类温室气体,利用秸秆的过程中减少这部分温室气体的排放,将对环境和动物生产具有双重意义。

成果应用怎么样?

基础研究越来越重视走出实验室,记者在采访中也格外关注研究的应用情况。当问及这个问题时,王老师信心满满。他告诉记者:上述研究发表在反刍动物领域顶级刊物上,并向微生物和酶应用类刊物延伸,授权国家专利5项,以我们研究成果为核心的非常规资源营养优化与高效利用关键技术,推广秸秆饲料520余万吨,覆盖牛群100万头以上,新增产值30亿元,创直接经济效益1.4亿元。

采访的最后,她表示特别感谢浙江省自然科学基金委员会,2013年在研究的困难时期,获得省自然科学基金反刍动物与单胃草食动物消化道氢代谢微生物差异研究一般项目的资助。基于这部分结果,2014年成功获得反刍动物与单胃草食动物甲烷排放差异的微生物机制研究国家自然科学基金面上项目资助,这部分研究成果成为她优青答辩的核心部分之一。

 

(记者 浙江省科技信息研究院今日科技 周海鹰;通讯员 钱昊 闻正顺)

发布时间:2017-06-07 阅读数:5844

 

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