農(nóng)業(yè)廢棄物降解菌研究進(jìn)展

吳柳燕 付莉 付品 朱佳敏 楊霞

摘要 我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，每年要產(chǎn)生大量的農(nóng)業(yè)廢棄物，由于廢棄物的利用率很低，被隨意排放在環(huán)境中或丟棄在田間地頭，造成了資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。而降解菌的利用可以加速?gòu)U棄物的降解而提高利用率，因此農(nóng)業(yè)廢棄物降解菌的研究成為一個(gè)新方向。該文從秸稈、食用菌菌渣、畜牧糞便和核桃青皮等方面介紹了農(nóng)業(yè)廢棄物降解菌的研究進(jìn)展。

關(guān)鍵詞 農(nóng)業(yè)廢棄物;降解菌;利用率

中圖分類號(hào)：S682.3?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?文章編號(hào)：2095-3305（2019）06-095-02

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2019.06.035

Research Progress of Agricultural Waste Degradation Bacteria

WU Liu-yanet al（Guizhou Walnut Research Institute， Guiyang， Guizhou550002）

Abstract?China is a large agricultural country，which produces a lot of agricultural waste every year. Because of the low utilization rate，the waste were discharged into the environment or in the field，resulting in resource waste and environmental pollution. The utilization of degradation bacteria can accelerate the degradation of waste and improve the utilization rate，so the research of agricultural waste degradation bacteria has become a new direction. In this paper，the research progress of degradation bacteria of agricultural waste was introduced from the aspects of straw，mushroom residue，animal manure，bagasse and walnut green skin.

Key words Agricultural waste;Degradation bacteria;Utilization rate

農(nóng)業(yè)廢棄物是指在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、加工和畜牧養(yǎng)殖等過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄物，如農(nóng)作物秸稈、菌渣、甘蔗渣和畜牧糞便等。我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，每年產(chǎn)生大量的廢棄物，如能得到有效的開發(fā)利用，既可以節(jié)約資源，又能夠產(chǎn)生極大的經(jīng)濟(jì)效益。但由于自然降解速度慢，其中大部分沒(méi)有得到充分利用，被隨意丟棄在田間地頭或向環(huán)境中排放，造成了資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。在發(fā)展中國(guó)家，農(nóng)業(yè)廢棄物作為能源更具吸引力。近年來(lái)，農(nóng)業(yè)廢棄物的利用越來(lái)越受到廣泛的關(guān)注，也使降解菌的研究越來(lái)越多。

1?農(nóng)作物秸稈降解菌的研究進(jìn)展

我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)作物產(chǎn)量很高，隨之產(chǎn)生了大量農(nóng)作物秸稈，而秸稈含有大量木質(zhì)纖維素，自然降解速度慢，被隨意丟棄在田間或被大量焚燒處理，不僅污染環(huán)境，導(dǎo)致土壤板結(jié)，而且造成資源浪費(fèi)。所以利用降解菌降解秸稈，可使秸稈快速降解得以充分利用，不僅能使秸稈還田提高土壤質(zhì)量，而且也能保護(hù)環(huán)境。

李鶴等[1]研究表明施用菌劑的玉米秸稈的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的降解率明顯高于無(wú)菌對(duì)照，同時(shí)結(jié)合電鏡掃描的結(jié)果顯示，菌株對(duì)秸稈的降解從內(nèi)部開始進(jìn)行，然后使整個(gè)秸稈組織結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)松散狀態(tài)，施用混合菌劑處理的玉米秸稈對(duì)結(jié)構(gòu)的破壞程度較高。而且單一菌株的降解效果低于混合菌的降解效果，這是由于菌株之間的相互作用促進(jìn)纖維素酶、木質(zhì)素酶等活性。

王振忠等[2]對(duì)秸稈還田進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，秸稈還田使土壤N、P、K含量、腐殖質(zhì)和有機(jī)質(zhì)含量增加。謝茂芳等[3]研究發(fā)現(xiàn)在秸稈降解過(guò)程中不光有纖維-木質(zhì)素降解菌，還有果膠降解菌，果膠降解菌在秸稈降解過(guò)程中占有重要地位。張電學(xué)等[4]通過(guò)對(duì)未施加秸稈降解菌劑與施加秸稈降解菌劑的對(duì)比，得出施加降解菌劑的試驗(yàn)組土壤養(yǎng)分含量有所提高，產(chǎn)量也有所增加。

顧玉珍[5]研究發(fā)現(xiàn)施用秸稈降解菌能夠加快秸稈降解，并且在秸稈還田的過(guò)程中，施加菌劑能夠增加土壤轉(zhuǎn)化酶、纖維素酶、多酚氧化酶和脲酶的活力[6-7]。張春霞等[8]對(duì)秸稈還田對(duì)土壤肥力影響的研究表明，長(zhǎng)期使秸稈還田不僅有利于增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，而且還可以增加土壤含氮量。劉世平等[9]連續(xù)3年對(duì)秸稈還田的研究表明，土壤中有機(jī)質(zhì)、全氮等含量較無(wú)秸稈還田有明顯增加。

2?食用菌菌渣降解菌的研究進(jìn)展

菌渣是栽培食用菌所剩下的固體廢物，含有豐富的粗纖維、多糖、蛋白質(zhì)，以及Ca、Mg、Zn等礦物質(zhì)元素。我國(guó)是食用菌栽培大國(guó)，每年產(chǎn)生大量的食用菌菌渣，這些菌渣含有大量的粗纖維[10]，再利用困難，如果被隨意丟棄會(huì)造成環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。食用菌菌渣若能進(jìn)行再利用，可以制作成生物有機(jī)肥或某些菌菇的菌袋等，不僅節(jié)約資源，還可以創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益。但目前食用菌菌渣降解方面的報(bào)道較少。

劉曉梅[11]篩選出高效的菌渣降解菌，接種微生物復(fù)合菌劑可以有效促進(jìn)菌渣的發(fā)酵進(jìn)程，加入菌劑可以加快堆體升溫，減小堆體溫度變化，縮短發(fā)酵時(shí)間，加快對(duì)含氮有機(jī)物的分解，產(chǎn)生氨，使pH升高，從而提高堆肥初期的微生物群體數(shù)量，增強(qiáng)微生物的降解活性。童江云等[12]研究發(fā)現(xiàn)混合菌株能有效提高降解菌的酶活性，細(xì)菌與真菌混合發(fā)酵可以快速提高酶活性，可能是由于胞內(nèi)酶與胞外酶的協(xié)同作用加速了菌渣的降解。

張靜曉[13]發(fā)現(xiàn)在腐熟堆肥中加入纖維素降解菌劑能有效提升和延長(zhǎng)菌渣堆肥高溫期的溫度，減少氮素?fù)p失，增加有機(jī)氮含量，具有固氮作用。在堆肥過(guò)程中氨化菌是氮素轉(zhuǎn)化微生物中數(shù)量最多的，謝小林等[14]的試驗(yàn)結(jié)果表明，綠色木霉菌和潮濕纖維單胞菌混合接種在濾紙崩解培養(yǎng)基和產(chǎn)酶培養(yǎng)基中，2個(gè)培養(yǎng)基中的酶活性都高于單一菌株。

3?畜牧糞便降解菌的研究進(jìn)展

我國(guó)人口眾多，對(duì)畜牧產(chǎn)品需求量很大，畜牧業(yè)迅速發(fā)展，產(chǎn)生了大量的畜牧糞便。如果被隨意地排放在環(huán)境中，會(huì)造成極大的污染，危害生態(tài)環(huán)境，因此畜牧糞便再利用被廣泛關(guān)注。畜禽糞便富含大量的有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分，還含有Fe、S、Cu、Mg、Zn等微量元素?？芍圃煊袡C(jī)肥或復(fù)合肥。運(yùn)用在農(nóng)業(yè)中不僅可以給農(nóng)作物提供養(yǎng)分，還可以增加土壤透氣性、透水性，使土壤變得松軟，促進(jìn)有益微生物活動(dòng)，增加土壤的有機(jī)物質(zhì)和養(yǎng)分。

目前，關(guān)于在豬糞腐熟發(fā)酵中加入降解菌的研究較多。曾晰菀[15]從幾種糞便腐熟物中分離得到高溫降解菌，其中細(xì)菌是優(yōu)勢(shì)菌，并將各種菌株進(jìn)行復(fù)配組合，復(fù)配菌劑能有效除臭保氮，提交糞便腐熟的效率，是一種高效的降解菌。而對(duì)牛糞降解微生物的研究不多，已有的研究主要是針對(duì)牛糞中纖維素的降解，到目前為止已篩選出多種纖維素降解菌，并確定了最適降解條件，大大加快了牛糞的腐熟堆肥時(shí)間。鄧輝[16]發(fā)現(xiàn)在牛糞堆肥中放線菌，如擬諾卡氏菌、高溫放線菌等能有效降解纖維木質(zhì)素，并對(duì)其降解作用和機(jī)理進(jìn)行了說(shuō)明。冷艷[17]指出降解耗牛糞是多種菌協(xié)同作用的結(jié)果，不同環(huán)境、不同條件都會(huì)影響微生物的降解功能、產(chǎn)酶能力、酶活及與底物的反應(yīng)情況。李瑜等[18]從青海耗牛糞自然堆肥中分離得到幾種高效降解菌，并對(duì)幾種降解菌進(jìn)行復(fù)配，確立了復(fù)配比例和最佳降解條件。

4?核桃青皮降解菌的研究進(jìn)展

我國(guó)核桃栽培面積居世界首位，核桃青皮含有多種生物堿（約0.7%）、膠質(zhì)（約1.7%）、多酪類、黃酮類、單寧類、香豆素、衹類、醬類和有機(jī)酸物質(zhì)等多元有機(jī)化合物，因此具有一定的植物源農(nóng)藥活性。堆置在野外的核桃皮經(jīng)雨水漫泡后，浸出液流入江、河、湖泊中，將使河水變黑，魚、蝦全被毒死，對(duì)水體造成嚴(yán)重污染。青皮中的纖維木質(zhì)素含量高，堿性較強(qiáng)，在自然界中青皮降解速度慢，不易腐爛。任意堆放的核桃青皮，不僅嚴(yán)重污染水體和環(huán)境，堆置在地里還會(huì)導(dǎo)致農(nóng)作物（甚至雜草）難以生長(zhǎng)。研究發(fā)現(xiàn)，核桃青皮質(zhì)地松軟，有機(jī)質(zhì)含量高，干青皮含纖維素約17%，木質(zhì)素約43%，同時(shí)還含有較高的K、Ca、Fe、Mn、Zn、Mg、CU等微量元素。目前核桃青皮主要是制作機(jī)制木炭和利用其某一方面的生物活性，但未能從根本上解決污染問(wèn)題，且利用率不高，不能真正發(fā)揮核桃青皮的應(yīng)用價(jià)值。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)核桃青皮的堆肥、抗菌活性、殺蟲活性方面的研究有一定進(jìn)展，但對(duì)核桃青皮降解菌的研究不多。梁林波等[19]研究發(fā)現(xiàn)，在核桃青皮堆肥過(guò)程中加入微生物發(fā)酵菌劑能使堆肥溫度升高，大大縮短堆肥時(shí)間，加快核桃青皮的堆肥腐熟。

5?展望

農(nóng)業(yè)廢棄物主要包括植物纖維性廢棄物和畜禽糞便2類，含有豐富的有機(jī)質(zhì)，大量研究表明將其降解后可作為生物有機(jī)肥、飼養(yǎng)牲畜的粗飼料和沼氣燃料等，具有廣闊的研究空間和應(yīng)用前景。但農(nóng)業(yè)廢棄物自然降解速度慢，如果不加以處理就直接排放或丟棄在自然界中，會(huì)造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。如果加以處理再利用，不僅能減少垃圾排放，保護(hù)環(huán)境，而且能帶來(lái)巨大的財(cái)富。通過(guò)對(duì)農(nóng)業(yè)廢棄物降解菌的開發(fā)利用，使秸稈和糞便等廢棄物能快速降解，提高廢棄物利用率，增加其工業(yè)附加價(jià)值，從而增加農(nóng)民收入，并提高農(nóng)民從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的積極性。

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責(zé)任編輯：李楊