徐巧林

希望田野上“芳草萋萋，禾苗茁壯，金黃麥浪”，在我眼中，“xi”望的田野還不止這些。我是中國農(nóng)業(yè)大學生態(tài)學專業(yè)的博士，一直從事富硒相關(guān)的研究，我心中的“xi”，是硒元素。

“硒”是人體必需的微量元素，被譽為“生命的火種”“心臟的守護神”，但我國富硒耕地僅占耕地總面積的3%，我國居民硒的平均日攝入量與中國營養(yǎng)學會推薦的最低日攝入量之間仍有31%的缺口，發(fā)展富硒功能農(nóng)業(yè)勢在必行。

缺即缺?富非富

富硒種植主要通過兩種方式：一種是天然富硒區(qū)可以利用土壤中的硒資源，另一種是缺硒地區(qū)可以通過外源增施硒肥，經(jīng)生物轉(zhuǎn)化方式使農(nóng)作物中的硒含量得到積累。

于是，我們走田間、看地頭、訪農(nóng)戶，2014年，我們跑了200多個鄉(xiāng)鎮(zhèn)。通過深入細致地分析，我們發(fā)現(xiàn)，在我國富硒區(qū)，由于硒的分布不均勻，且作物可吸收利用的有效硒含量低，加上不同作物對硒的吸收和轉(zhuǎn)化差異較大，農(nóng)產(chǎn)品的硒含量并不穩(wěn)定。因此，富硒區(qū)要著重活化土壤中的硒，提高植物對有效硒的吸收，同時穩(wěn)定控制植物可食用部分中的硒含量。在缺硒區(qū)，使用的硒肥產(chǎn)品安全性低、效果差，加上技術(shù)短缺，富硒農(nóng)業(yè)發(fā)展困難重重。因此，缺硒區(qū)要著重開發(fā)安全、高效、低價的硒肥和配套應用技術(shù)。

技術(shù)穩(wěn)“硒”

立足于富硒農(nóng)業(yè)發(fā)展的核心問題，針對富硒區(qū)“土壤有效硒難以活化”的問題，我們采集了湖北恩施、陜西安康、江西豐城等富硒區(qū)土壤，分離了分布于38個屬（17個新屬）共968株生物納米硒合成菌株，首創(chuàng)了全國最大最豐富的富硒微生物菌庫，優(yōu)選出能活化土壤硒的菌株，可提高土壤有效硒含量2～4倍。針對“作物硒含量難以穩(wěn)定”的問題，基于大量田間實驗數(shù)據(jù)，我們明確了不同土壤背景下38種農(nóng)作物硒的吸收和轉(zhuǎn)化規(guī)律，開發(fā)了作物硒含量穩(wěn)定技術(shù)，并形成了20多個因地制宜的富硒種植技術(shù)規(guī)程。

追問生物納米硒

針對缺硒區(qū)“硒肥產(chǎn)品安全性低、效果差”的問題，依托實驗室前沿微生物合成技術(shù)，我們合成了活性好、易吸收，安全性比有機硒高10倍，比無機硒高100倍的生物納米硒。

事實上，生物納米硒的納米結(jié)構(gòu)和功能性質(zhì)會明顯受到生產(chǎn)、加工、運輸以及儲藏等不同處理的影響，而納米硒的穩(wěn)定與否是其能否廣泛應用的關(guān)鍵。

我們查閱了大量的文獻和書籍，學習了很多軟件分析工具和物理相關(guān)知識，終于解析出了生物納米硒的物理結(jié)構(gòu)?？晌覀儼l(fā)現(xiàn)生物和化學納米硒具有相似的粒徑、表面電荷、消光譜等物理特性，但為什么在各種脅迫環(huán)境下，生物納米硒要比化學納米硒的穩(wěn)定性更高呢？接下來，我們對生物納米硒的化學組成展開分析，發(fā)現(xiàn)生物納米硒氮元素、有機元素總量高于化學納米硒，我們猜測，生物納米硒上包裹著蛋白。于是，我們進一步對生物納米硒的表面蛋白進行了分離和純化，并鑒定了兩個特異性蛋白。

最終，生物納米硒的高效合成和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定兩項世界性難題都在我們的不斷追問中被逐一攻克。

從1升到10噸

要將生物納米硒落地并形成產(chǎn)品，還需完成最后一步，即建立工廠化生產(chǎn)線。從實驗室到產(chǎn)業(yè)化，中間包括了小試、中試等多個環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)都需要克服不同的技術(shù)難題。我們沒有經(jīng)驗可參考，除了自己慢慢摸索，提升改進，沒有別的路可走。我們順利從實驗室搖瓶（1?L）實現(xiàn)了小試（10?L-50?L）和中試（500?L），將實驗規(guī)模擴大了500倍，中試試驗成功，也就意味著科研成果的一只腳已經(jīng)踏入了產(chǎn)業(yè)化階段，這給了我們很大的鼓勵和動力！

產(chǎn)業(yè)化階段（10噸）是對中試結(jié)果的繼續(xù)放大，這個過程并不順利。中試階段一個微不足道的小波動，到了產(chǎn)業(yè)化階段，就會以幾何倍數(shù)放大。我們開始仔細復盤每一個工藝細節(jié)，通過一步步調(diào)整發(fā)酵條件、培養(yǎng)基通氣攪拌等參數(shù)，反復試驗，摸索出重現(xiàn)中試發(fā)酵最高產(chǎn)量的條件，最終突破了生物納米硒的10噸發(fā)酵瓶頸，開創(chuàng)性地建設(shè)了全球首條生物納米硒富硒營養(yǎng)液規(guī)模化生產(chǎn)線，實現(xiàn)了納米硒在富硒農(nóng)業(yè)上的低成本應用。

責任編輯：馬春梅