中科院马林研究员:堆肥反应器打造中国的牧场花园
    日期:2018-12-27 10:04  编辑: admin  来源: www.hesitan.com  查看:
    核心提示:中科院马林研究员:堆肥反应器打造中国的牧场花园

           2018年3月,马林到荷兰瓦赫宁根大学试验牧场学习荷兰农牧结合技术和模式。 张俊伶摄

          他35岁成为博士生导师,在国际上首次提出食物链养分流动金字塔理论,创建了食物链和农牧系统养分流动模型。
          他研发的智能堆肥反应器,将养殖场畜禽粪便储存和处理合二为一,实现畜禽粪便快速无害化、资源化和氨气减排,该专利技术在2017年杨凌农高会荣获“后稷奖特别奖”。
          他叫马林,中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心研究员,博士生导师,中科院百人计划入选者,入选2017科技部创新人才推进计划。
          2018年11月,马林在中科院栾城试验站进行温室气体和氨挥发测定。 刘泽龙摄
          坐在办公室里拿不到数据
          11月12日,石家庄槐中路的中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心,背着双肩包的年轻人进进出出,步履匆匆。
          这里最年轻的博士生导师出生于1986年。这让4年前刚回国,35岁就带博士生的研究员马林感慨:“年轻人太厉害。”
          其实马林也很厉害。
          1999年高考成绩出来,马林报考了河北农业大学园艺专业,他坦言,是因为分数不高,农业类院校录取几率更大。
          4年中马林培养起对农业专业的热情,但在2003年报考硕士研究生时,又被迫“转行”,“学园艺专业的女同学多,都是学霸,考研时我分数不占优势,被调剂到了资源环境学院的植物营养学专业。”
          这一方向,是河北农业大学和中国农业大学联合培养。读研就要分方向,“当时很多同学都不愿意选养分资源管理方向,觉得这个方向不好发英文论文。刚好我导师有个兴趣点是食物链养分资源管理,但是没有项目支持,就想找几个学生做探索性研究。老师问我去吗,我说可以啊,就这样去了。”马林说,当时完全没考虑论文能否发表,未来要怎么就业。
          英文论文不好发,马林切身体会到了。直到2010年才发出第一篇英文论文,这时候他已经念到了博士的最后一年。
          尽管已经有多篇含金量颇高的论文在国内外刊物上发表,但马林依然认为,论文的数量并不是农业研究应该关注的问题,农业应该关注解决具体产生的问题。
      解决问题,首先要知道问题在哪里。
          读研期间,为采集数据,马林经常到河北、山东等地的养殖场调研。在张家口市区出生长大的他,其实对农村和养殖并没有什么概念。
          一进入养殖场,粪尿横流,空气污浊,很多同学捏起鼻子。但马林很快就适应了,“学的就是这个专业,你的基础数据都来源于这里,以后还要和这些常打交道,所以心里就释然了。”
          从动物粪便中提取样本进行分析化验,结合水体、气体、土壤等样本,找到污染源头,从而有针对性地解决污染问题,这是马林所学专业的工作之一。很快,马林通过对照国内外的禽畜养殖就发现了问题,国内的养殖正在走国外曾走过的“先污染,后治理”的老路:先提高养殖规模解决需求问题,再研究解决随之而来的养殖场污染问题。
          这也是马林15年专注同一课题的原因,“国外一些国家已经解决了这一问题,我希望能用所学,在国内解决同样的问题。”
      解决问题,需要大量的基础性数据,这些数据都来自于生产一线。
          “数据样本都需要上手采集,比如说用牛粪和秸秆搅拌,也有手套,但是戴手套操作,不是很方便……”说到这,马林自己也笑。
          日常工作,除了在实验室,就是跑全国各地甚至世界各地的养殖场,采集数据,提出解决方案去验证。这样的工作环境不是每个人都能接受的。
          前年,有一个本科毕业的女孩想报考马林的硕士研究生,来见导师第一天,要去实验室看看。马林说实验室今天没具体工作,要不你和师兄们去养殖场吧。
          结果,这名学生只去了一上午,就悄悄走了,直到考研结束,马林也没见到她。“研究农业的,都这样,你的数据,你的基础信息,都来自于实践,坐在办公室里是拿不到数据的。”马林两手一摊。
          闷热夏季,华北动辄35摄氏度以上高温,养殖场的动物粪便堆积后发酵,味道刺鼻,夏季动物饮水多,粪便稀释,进一趟养殖场,不会干净着出来。
          试验简易棚因为没有安装空调,能到40摄氏度。去年,马林的一名学生因试验需要,要在沧州一个养殖场连续驻扎一个月进行堆肥试验。因为养殖场有严格的防疫要求,人一旦出了养殖区,为避免将细菌带给动物,要隔离一周才能再次进入。为避免频繁进出耽误时间,这名学生选择了不出来。
          “我学生半夜热得受不了,抱着一块凉席到恒温27度的猪圈睡。”马林感慨,这是农业科研人员的常态,他们习惯于此,有时候对外人描述工作环境,才意识到特别。
      提出问题还要解决问题
          马林的办公室有些特别,笔记本和台式机放在架子上,不坐椅子,他喜欢站着查阅数据,认为“这样效率更高”。马林的电脑正上方是一张油画,河里有鸭,草地上有牛羊,远处是树和房子,近处是一家人在郊游。
          这幅画是马林在荷兰留学时,特意请当地人画的,他视若珍宝,不仅把这幅画缩印作为第二个博士学位论文的封面,还把它带回国内,挂在办公室。
          “初到荷兰时,我就被这个国家人和自然和谐相处的状态迷住了。荷兰奶牛养殖数目众多,但畜禽粪便处理做得非常好。农牧结合的生产模式是关键。我就想,有一天回国,我也要把祖国的畜禽养殖粪便做到无害化处理,建设生态绿色牧场。”马林介绍这幅画背后的意义。
          其实,2008年被导师推荐到荷兰瓦赫宁根大学研修环境科学时,荷兰导师建议他换一个研究方向。“读博士已经有工资了,如果换了课题,可以拿到3倍以上的工资,但我不想换。我调研了国内的养殖场情况,是带着问题到荷兰的,是想学习解决问题的方案。换了,就没有了延续性,就只剩下多挣点钱。”马林委婉地拒绝了荷兰导师的建议。
      但现实却并不乐观。
          荷兰地广人稀,机械化程度很高。夫妻两人就可以管理一百头奶牛,一头奶牛能匹配0.5公顷的土地。这样,奶牛产生的粪便废弃物就能通过设备注入植物根部,不会产生氨气。
      氨气是养殖场臭味的主要来源,作为碱性气体,也是中和来自工业和交通排放的酸性气体产生雾霾的原因之一。
          过去,我国养殖场大多是小规模作业,随着社会发展水平提高,对肉蛋奶的需求增大,养殖场规模也逐渐扩大,这些问题就越发凸显出来。
          尽管出国后对比了国内外养殖情况,但当2014年回国继续从事这一课题研究时,马林发现,国内养殖场规模已经扩大了3至5倍,畜禽粪便处理的矛盾更加尖锐,而尴尬的是,荷兰的经验在国内根本用不上。
          “对于农业研究人员来说,在生产中发现问题、提出问题并解决问题,是我们工作的方向。”马林说。
          从2014年开始,马林带领团队致力于研究如何把畜禽粪便进行无害化处理,实现农牧结合,他的思路是,既然没有足够的土地来消化这些粪便,能不能制造一个罐子,让粪便在罐子里反应,并变废为宝,成为有机肥。
          从几升的小罐开始,马林把从养殖场采集回来的畜禽粪便进行处理,调解碳氮比,适当搅拌、通氧,促使畜禽粪便反应并降低氨挥发。
          “从理论上讲,我知道小试肯定能成功,但是能不能大规模处理畜禽粪便还需要中试、量产的多轮试验。”马林说,失败,是那几年的常态。
          2016年下半年,试验站中试试验罐成功后,在江苏一家西甲联赛直播 万博app进行试产。“没想到第一台设备做出来了,数据也都符合标准,但是不运转。”马林带着博士后和研究生,在这家西甲联赛直播 万博app住了一个多月,反复和西甲联赛直播 万博app技术人员沟通,修正设备参数,调试操作流程,终于在2017年,第一台设备成功运转。
          一年的功夫,这个叫“堆肥反应器”的设备已经有40多台在国内各大养殖场应用,这项专利技术在2017年杨凌农高会荣获“后稷奖特别奖”。
      之所以能拿到这个奖,在于这项技术解决的大问题:能将过去需要堆肥30天的时间,缩短到7天左右,大大减少占地,提高养殖场粪尿处理效率;同时能将氨挥发降低50%—70%,这对于减少污染是利好消息;能将产生的有机肥含量提高10%—15%。
          马林还在研制二代产品,“还是有些问题要解决,比如夏季动物粪便含水高达90%,有的养殖场就很难完成发酵过程;减少堆肥过程中氨气挥发的问题;再比如7天的处理周期如何再缩短2天,减少到5天,这既能再次减少污染又能提高西甲联赛直播 万博app堆肥效率。”
          需要更多的专业知识
          和专注畜禽粪便处理十几年相比,其实马林的研究领域挺多元。他的很多论文以及课题,并未局限于他的专业。
          得知马林每天5时起床,7时之前赶到所里开始工作,19时回家,处理完邮件,不到22时就睡觉的习惯后,记者以为科学家应该像传说中那样惜时如金、废寝忘食。
          马林对这一理解爽朗大笑,“不是的,科学家没那么废寝忘食,也没那么有趣。比如我,就没怎么看过电视剧、电影,也没什么业余爱好,不会网购,真没时间。”
          马林的时间用于思考研究。
          除了研究十余年的畜禽养殖废弃物资源化处理,他还在国际上首次提出食物链养分流动金字塔理论,构建了食物链和农牧系统养分流动模型,实现了养分流量、效率和环境排放的定量分析,为农牧业可持续发展提供了创新方法。
          简单说,人类吃多少克粮食可以满足一顿饭的需求,而这些粮食的生产需要消耗多少资源,这对于国家制定农牧业生产规划和全球可持续发展目标非常具有参考性。
      马林的研究还包括,揭示我国农牧业和食物链氮磷流量、利用效率和环境排放的时空分异特征,为优化我国农牧业养分管理提供了理论依据;揭示了我国“饲料—粪尿排泄—饲舍—储藏—处理—施用”全链条养分流动特征,研究发现饲舍和储藏环节是氮素环境排放的主要环节,农牧结合和粪尿资源化利用是大幅度减少化肥施用和环境排放的关键途径。
      其中,农田氮磷淋溶损失污染与防控机制研究获得国家重点研发计划立项,农牧结合对华北平原“土壤—作物—畜牧业”生产系统氮利用效率的影响机理与调控途径获得国家自然科学基金,马林都是项目主持人。
          这得益于马林在荷兰学习期间,到各实验室帮忙。
          “瓦赫宁根大学是全球农业环境方面排名第一的高校,与此相关的每一个实验室都有非常前沿的研究课题。”由于实验室是开放的,马林完成自己的工作后,就到各个实验室“偷师学艺”。
          “我们实验室是研究畜禽粪尿和土壤的,我就去水污染实验室做博士后,参加畜牧养殖和温室气体小组的研讨会。”马林说,这并不意味着他天赋异禀,相反,由于国内的博士学位在握,并且有了写论文的经验,他认为这才能游刃有余地去扩展学习其他内容。
          “我很清楚,要解决国内的养殖业粪便处理和农牧结合的系统问题,需要更多方向的专业知识。”2014年底,马林提前结束了国外的学习工作,作为中国科学院百人计划被引入回国。
          “我刚进我们所,就有科研启动经费,配备了团队,所里还提供了租金较低的房子。而在国外,我不仅‘被迫’学会了做饭,连铺地板刷墙都学会了。”马林笑着说,工作平台解决后顾之忧,才让科研人员全身心投入研究领域,“争分夺秒,不是为了抢发一篇论文,而是希望能解决更多的农业问题,实现我办公室那幅画上的一幕。”

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