项目名称饲草优质高效青贮关键技术与应用

项目名称：饲草优质高效青贮关键技术与应用提名奖项：国家科技进步二等奖提名单位：中国农学会项目简介青贮是饲草高质量保存的最有效手段，是推进国家粮改饲政策落地生根的重要抓手，也是奶业等现代草食畜牧业持续健康发展的根本保障。我国每年青贮饲料需求量近2亿吨，生产量1亿吨左右，产值600多亿元。青贮基础研究薄弱、调制技术落后，从田间到牧场的标准化规模化青贮技术体系尚不健全，导致青贮营养损失大、品质不高。项目围绕青贮过程中微生物和代谢产物变化规律、青贮菌剂、调制技术与工艺设备等方面开展共性和关键技术攻关，取得了系列重要创新成果。通过大规模应用，有效缓解了我国优质青贮饲料缺乏的局面，极大提升了我国青贮饲料生产水平，有力促进了草食畜牧业发展。1．揭示了青贮过程中主要微生物菌群演替规律、蛋白质降解和好氧变质机理，为优质青贮料调制提供了理论基础。从微生物组学和代谢组学角度，系统揭示了青贮过程中乳酸菌、梭菌等主要微生物种群演替规律与发酵品质的内在机制，发现青贮发酵代谢产物中含有4-氨基丁酸等益生物质和酚酸等抑菌物质；首次阐明5种肽链外切酶和4种肽链内切酶对蛋白质降解的特异性作用机制；探明类谷糠乳杆菌通过产生十六烷酸等抑制青贮饲料有氧变质的机理；明确Pichiakudriavzevii是导致饲草型发酵TMR好氧变质的主要酵母。2.创建了以乳酸菌调控改善青贮发酵品质为核心的青贮关键技术体系，有效降低了青贮营养损失。从6000余菌株中优选出快速产酸、抑制有氧变质、高温发酵、低温发酵等登记菌株14株，开发出3种“壮乐美”青贮专用乳酸菌制剂；发明了美拉德产物包埋乳酸菌技术，提高常温贮存存活率50%以上；通过种植密度、施氮等措施，首次研发出饲草乳酸菌富集技术，乳酸菌数量最高可增加1000倍以上；利用葡萄渣等富酚类物质有效降低了蛋白降解酶的活性，减少苜蓿蛋白降解46%~55%；通过类谷糠乳杆菌添加和混合青贮配比，推迟青贮料变质时间一周以上。3．建立了从田间到牧场的青贮全产业链技术体系，有力促进了青贮产业提质增效。制定了全株玉米、苜蓿等主要饲草原料、调制技术及质量分级等系列标准；配合使用自主研发的功能型系列青贮乳酸菌和固定式打捆裹包青贮一体机，应用效果相当或优于国外同类型产品，且成本低1/3~1/2，市场占有率约10%；研制黄芪、党参、当归、五味子等中草药添加剂配方，乳酸含量增加12%以上，显著提高青贮品质。开发出苜蓿高水分青贮技术，使原料含水量70%~80%的苜蓿青贮成功率达到100%；根据草食动物营养需要研制出的饲草型成型发酵TMR系列产品，采食量提高6%以上，产奶量提高5%以上，日增重提高25%以上。项目获专利24件（发明专利13件）；制订标准11项（国标1项、行标3项）；机械鉴定证书2个，饲料添加剂许可证1个；登记菌株14株；发表论文150篇（SCI、EI论文68篇）；出版专著9部。开发青贮添加剂产品3个，研发饲草青贮机械设备9种。项目实施以来，累计加工优质青贮饲料1200万吨，加工饲草型发酵TMR饲料160万吨。已获直接经济效益48亿元，部分成果获中华农业科技一等奖。客观评价1.国家有关部门检测报告知识产权类别产品名称国家产品型号发证日期证书编号发证机关农业机械推广鉴定证书饲草粉碎机中国9RQZJ-302012年9月内蒙古2012-027内蒙古自治区农牧业厅农业机械推广鉴定证书TMR饲料制备机中国SJBJ-17B2012年12月12日部2012402中华人民共和国农业部2.验收意见(1)项目下达单位结题验收意见a.“十二五”国家科技支撑计划项目：“草业与草原可持续发展关键技术研究与集成示范（2011BA17B00）”项目选育了紫花苜蓿等牧草新品种27个，研发出饲草型发酵TMR、草颗粒等优质草产品50个，形成紫花苜蓿等草种良繁技术体系12套，研制出牧草丰产、收获加工、草畜高效转化等技术体系103套。制定技术标准38项，获发明专利41项；出版专著23部，发表论文256篇，获成果奖励35项。建立饲草加工和草畜转化示范基地93个，建立饲草生产核心试验示范区10.5万亩，推广示范117.3万亩。项目完成了任务书规定的研究内容和考核指标，管理规范，资料齐全，经费支出合理。b.引进国际先进农业科学技术项目“优质草产品生产加工技术（编号：2006-G38）”验收意见：项目从美国、加拿大、日本等国引进牧草取样器、添加剂喷洒装置、一体化牧草刈割切碎打捆裹包机等干草加工、青贮调制、品质评定仪器设备12台套，牧草添加剂5份；引进了生物添加剂青贮、牧草防腐与高水分牧草打捆、近红外牧草品质快速评定等关键技术11项；引进国外专家15人。次、派出专家18人次，在草产品生产加工技术等方面进行了合作与交流;项目对引进技术及设备进行了消化吸收，形成的草产品生产加工技术在北京、河北、甘肃、河南、山西、内蒙古、西藏等地推广4.7万公顷。申请专利3项，形成新技术体系5项，发表论文121篇，其中SCI收录23篇，出版专者4部;项目引进目标明确，管理规范有效，资料齐全，超额完成了合同规定的各项任务指标，经费使用合理。c.公益性行业（农业）科研专项“人工草地优质牧草生产技术研究与示范”(编号：3-36)验收意见：项目进行了牧草新品种选育与选择搭配技术、草地建植与管理技术、收获加工贮藏技术、牧草高效利用与转化技术的研究与示范，对牧草种植、收获、加工、贮藏与利用过程中的关键技术进行了改进组装，集成高效生产技术体系6套；研发轻简化技术、集约化生产技术39个；建立优质高产人工草地示范基地43个，示范推广面积22.9万公顷，辐射面积59万公顷，带动农牧户1.89万户。示范基地平均产量9吨/公顷，牧草粗蛋白质含量提高了3个百分点，年生产优质草产品42.67万吨。项目与草业公司合作，建立紫花苜蓿茎叶分离、种子清选加工、草颗粒加工中试线3条。项目制定国家标准2项、行业标准8项、地方标准17项；获得省部级奖励15项；授权专利15项；登记牧草新品种16个，开发新技术41项，新工艺1项；创建了“牧草产业网”；发表研究论文300度篇；培养研究生50余人，培训技术人员1300多人次、农牧民8800多人次。3.重要科技奖励成果名称获奖时间奖项名称奖励等级所有获奖人（本成果完成人姓名后加“*”）授奖单位获奖类别优质安全饲草加工技术及产业化应用2017.11.17神农中华农业科技奖一等奖杨富裕*，郭旭生，徐春城，张建国，徐智明，刘富渊，谢建将，高素清，寇明杰，侯力轩，李争艳，薛红睿，魏才弟，陈伟中华人民共和国农业部，中国农学会全国农业行业综合性科学技术奖4.国内外同行在重要学术期刊和重要国际学术会议上针对成果主要科技创新点公开发表的学术性评价意见:(1)有关苜蓿青贮蛋白降解的酶学机理研究成果被邀在十六届国际青贮饲料大会（2012年，芬兰）做报告1次，报告内容被列为该届会议青贮饲料领域研究的12个研究进展之一。有关青贮代谢组学和微生物组学研究成果被邀请在十八届国际青贮饲料大会(2018年，德国)做报告1次，报告内容受到国内外青贮专家的一致好评。国际上饲料加工及动物营养领域的许多著名学者在权威杂志或著作中引用本项目公开发表的研究成果，代表性引用主要论点如下：动物营养与饲料领域最权威期刊J.DairySci.和Anim.FeedSci.Technol.中有4篇文章（150（1-2）：62-79；151（3-4）：280-290；160(1–2):23-38；160(1):23-38；95(9):5115-5126）引用本项目2007年在GrassandForageScience发表的题为“ChangesinthedistributionofNandplantenzymaticactivityduringensilageoflucernetreatedwithdifferentadditives”。其中法国著名草食家畜营养专家J.Aufrere（Animal(2012),6:2,pp245–253）引用本文中的观点：“althoughtanninsareknowntoreducetheactivitiesofsilagebacteriaandmoulds(单宁能够降低青贮饲料中细菌和霉菌的活性)”。同时比利时著名饲草学家G.VanRanst（AnimalFeedScienceandTechnology,2009,150,1-2,62）引用上述论文的观点“ThelowamountofFeAandrelativelyhighremainingWSCshowthatfermentationwasverylimitedinFS.Thisindicatesthatarestrictedfermentationalsorestrictslipolysis（由于甲酸处理后抑制了青贮饲料的发酵，所以青贮饲料发酵产酸很低，且保留了大量的可溶性糖，而且青贮饲料发酵被抑制后同时也抑制了脂肪酸的水解）”。(2)美国农业部奶业与牧草研究中心著名饲草学家J.H.Grabber（CropScience,2009,49(4):1511-1522.）引用本项目2008年在Anim.FeedSci.Technol.上发表的题为“Characterizationofproteinfractionsandaminoacidsinensiledalfalfatreatedwithdifferentchemicaladditives”论文中的观点：“PlantproteolysisconvertedmostSPtoNPNcomponentsofFractionAduringconservation,buthayretainedalargerproportionofSPastrueproteinsandpolypeptidesinFractionB1thansilage（在青贮过程中植物蛋白酶将大多数可溶性蛋白转变成非蛋白氮，但相对于青贮，干草中保留的大部分可溶性蛋白为真蛋白和多肽）”。(3)美国农业部奶业与牧草研究中心世界著名青贮学家RichardMuck（AnimalFeedScience&Technology,2013,179(1-4):61–68）引用本项目2008年在Anim.FeedSci.Technol.上发表的题为“Characterizationofproteinfractionsandaminoacidsinensiledalfalfatreatedwithdifferentchemicaladditives”论文中的观点“PreservingtheproteininalfalfaorcornsilagesastrueproteinorpeptidesistheresultofreducingproteaseactivitybyrapidlydecreasingpH(快速降低青贮饲料的pH能够降低植物蛋白酶的活性，从而最大限度地保留苜蓿或玉米青贮中的真蛋白和肽)”。应用情况和效益1．应用情况（限2页）（1）项目对苜蓿青贮过程中蛋白和脂肪酸水解解的酶学机理、青贮饲料发酵代谢组和微生物组学特征、提高青贮饲料有氧稳定性机理、饲草型TMR饲料发酵过程中及有氧状态下微生物优势种群的演替规律及其有氧稳定性机理，以及致蛋白质、碳水化合物降解的微生物的种类、作用方式及其降解机理等的研究结果为优质青贮饲料和饲草型发酵TMR的加工调制提供了科学依据。（2）项目近4年来，通过突破苜蓿裹包青贮、高水分青贮关键技术与设施设备的限制和裹包青贮技术的推广应用，累计加工营养保全裹包青贮350万吨，产值50亿元。通过饲草型发酵TMR饲料的推广应用，累计生产发酵TMR饲料26万吨，产值3.5亿元。（3）项目改变了青贮添加剂和青贮加工机械依靠国外进口的局面，研发出了多种青贮饲料生物制剂；同时研发出了一系列青贮收获与加工机械，填补了国内青贮收获加工机械自主研发生产的空白，节约机械设备和青贮添加剂购买成本1/3~1/2，为优质青贮的加工提供了设备和添加剂产品保障。（4）项目技术和产品成果在我