摘要:我国草食动物粗饲料短缺问题已成为制约畜牧业发展的关键因素之一。近年来,随着草食动物养殖规模的持续扩大,对粗饲料的需求量急剧攀升,然而国内优质粗饲料的供应却远远无法满足实际需求。作为农业大国,我国每年产生大量农作物秸秆,近十年产量稳定在8亿吨/年。因此,秸秆饲料
我国草食动物粗饲料短缺问题已成为制约畜牧业发展的关键因素之一。近年来,随着草食动物养殖规模的持续扩大,对粗饲料的需求量急剧攀升,然而国内优质粗饲料的供应却远远无法满足实际需求。作为农业大国,我国每年产生大量农作物秸秆,近十年产量稳定在8亿吨/年。因此,秸秆饲料化不仅可以缓解粗饲料短缺问题,还能减少秸秆焚烧带来的环境污染,合理利用秸秆具有重要的经济、社会和环境意义。然而秸秆营养价值低、质地粗硬、适口性差,直接用作饲料利用率低,极大限制了秸秆的饲料化进程。究其原因,秸秆的主要成分木质纤维素,特别是其中的木质素,它与半纤维素经共价键等连接形成一道致密的天然屏障,难以被瘤胃微生物降解消化,成为了秸秆饲料化的关键限制因素。因此,如何有效降解秸秆中的木质素成分,是当下秸秆饲料化生产中亟待解决的问题。
针对上述问题,江苏省农业科学院畜牧所饲草加工与草畜结合创新团队开展了一系列研究工作,并取得显著成效。相关研究成果发表在中科院一区TOP期刊SCI论文2篇。
(1)全球约有50%的人口以大米为主食,每年产生约7亿吨稻草。然而,稻草的木质素含量高,难以有效利用,导致其常被闲置或焚烧,造成经济损失和环境污染。木质素是植物细胞壁的重要组成部分,其结构复杂,难以被微生物和酶降解。通过降解木质素,可以提高稻草的发酵效率,减少温室气体排放,并提高其作为反刍动物饲料的价值。为此,饲草加工与草畜结合创新团队利用漆酶对稻草进行木质素降解处理,探究其对稻草青贮发酵特性、纤维素生物降解和体外瘤胃消化率的影响。研究发现,漆酶能有效降解稻草中的木质素,降低纤维素的结晶度,提高纤维素酶的水解效率。组合添加乳酸菌(团队自主研发)、纤维素酶和漆酶能显著提高稻草的青贮发酵品质,保留更多水溶性碳水化合物,降低pH值,抑制有害微生物的生长。经漆酶处理的稻草青贮饲料在体外瘤胃发酵过程中表现出更高的总产气量,表明其营养价值和可消化性显著提高。因此,通过生物降解木质素的方法,可以将稻草转化为高质量的反刍动物饲料,减少温室气体排放,促进农业废弃物的再利用,为可持续畜牧业生产提供了一种新思路。
相关成果以题为“Effect of biological lignin depolymerization on rice straw enzymatic hydrolysis, anerobic fermentation characteristics and in vitro ruminal digestibility”在线发表于化学领域权威期刊International Journal of Biological Macromolecules(IF=7.7,中科院一区TOP期刊)。
(2)小麦秸秆是一种丰富的可再生资源,可用于动物饲料、生物质能源和工业化学品生产。然而,小麦秸秆含有大量木质素,使其难以被高效利用。为此,饲草加工与草畜结合创新团队提出了一种通过漆酶降解木质素的处理方法,用于改善小麦秸秆贮存和利用。结果表明,漆酶和乳酸菌菌剂复合添加能显著改善小麦秸秆的化学结构、发酵特性和体外消化率。该方法不仅提高了小麦秸秆的生物可降解性,还为生物质能源生产、反刍动物饲料优化和高附加值产品开发提供了重要科学依据,也为下一步构建降解木质素的基因工程乳酸菌奠定了基础。
相关成果以题为“Biological delignification and anaerobic fermentation of wheat straw: a promising approach for sustainable utilization of crop straw bioresources”在线发表于农林科学领域权威期刊Industrial Crops & Products(IF=5.6,中科院一区TOP期刊)。
来源:动保视界