“秸”节高“生”——微生物技术助力秸秆综合利用率提升

2024-03-07 10:38:58 中国食品报

  党的二十大报告指出:“要实施全面节约战略,推进各类资源节约集约利用,加快构建废弃物循环利用体系。”在我国,由于农业生产规模较大,每年产生的秸秆数量巨大,尤其是稻谷、小麦、玉米等主要农作物,在农业生产经过收获后,剩下的秸秆总量很大。并且,秸秆产量远远多于粮食产量。因此,秸秆是废弃物更是农业资源,利用秸秆资源产生效益成为团队的研究重点。

  秸秆是成熟农作物茎叶(穗)部分的总称。通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油菜、棉花、甘蔗和其他农作物(通常为粗粮)在收获籽实后的剩余部分。作为农业废弃物,秸秆不规范地处理会对农业发展和环境保护都造成不良影响。

  据农业农村部统计,2023年全国秸秆综合利用率达86%以上。但是,经过调查研究,目前很多地区的秸秆仍以堆肥、搅碎还田的方式进行处理。将秸秆堆在田间,不仅造成农业资源浪费,而且在缺乏适当管理和控制的情况下,这些秸秆可能会引发火灾、病虫害或腐烂产生甲烷等温室气体,加剧气候变化。同时,自然降解的秸秆降解速率过慢,会与农作物竞争土壤中的氮元素,严重影响下季度作物的生长,亟需一种更为绿色的新型处理方案。

  秸秆因其特殊的细胞结构,自然降解速率较慢。根据已有文献表明:秸秆降解会受到特定功能微生物介导的生物化学作用影响,如芽孢杆菌属、曲霉属、链霉菌属等是较好的纤维素降解菌,白腐菌和褐腐菌等对木质素降解效果较好。微生物通过分泌水解酶和氧化酶促进秸秆木质纤维素降解,如β-葡萄糖苷酶可将纤维二糖水解为葡萄糖,木聚糖酶可将半纤维素降解为木寡糖,锰过氧化物酶和漆酶等可将木质素降解为小分子化合物。这为用微生物霉菌处理秸秆提供了新思路。

  天津科技大学“净清源”团队在东北、华北、华中等众多重要种植区域开展调研,依托教育部工业微生物重点实验室,经过上百次实验从大自然中挑选出环境耐蚀性较好的黑曲霉、里氏木霉等并对其进行基因工程改造,利用这些微生物复合菌剂对秸秆进行处理,将其转化为具有营养和生物活性的有机肥、饲料或化工原料等,降解秸秆中“顽强”的木质素和纤维素,从而为农业生产提供重要资源,有助于促进农业生产的发展并减轻环境的污染和资源的浪费,助力秸秆变成有机“农家宝”,改善农业农村生态环境,实现农业强,农民富,农村美。

  对于处理后的秸秆,一是可以高产柠檬酸,作为化工、食品等原料的重要来源。二是发酵饲料,提高动物的生产性能、免疫力和抗病力。三是秸秆有机还田,作为解磷真菌,并将秸秆大分子裂解为小分子,成为有机肥料,改善土壤结构和质量,提高土壤肥力。

  天津科技大学“净清源”团队以实现农业强、农民富、农村美为己任。提出的绿色节约型处理秸秆的方案,切实履行了“绿水青山就是金山银山”的发展理念。这些绿色节约型处理秸秆的方案,不仅能有效解决农业废弃物处理难题,还能促进农业可持续发展,推动生态文明建设,是一种可持续发展的路径和模式。(刘智鸣 陈易平 周紫凡)

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