白腐真菌降解油菜秸秆的效果 玉米秸秆粉碎机

　　摘要：探究不同发酵时间对白腐真菌降解油菜秸秆效果的影响。结果表明，经过２０、２５、３０、３５、４０ ｄ的发酵，白腐真菌对油菜秸秆的降解效果极显著（Ｐ＜０．０１），发酵第２０天时，油菜秸秆的降解率最高达５８．０７％。
　　关键词：白腐真菌；油菜秸秆；木质素降解
　　中图分类号：ＴＱ９２０．１文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０11）12－2413-03
　　
　　Effects of White Rot Fungi on the Degradation of Rape Stalk
　　
　　ＺＨＡＮＧ Ｈｕｉ，ＷＵ Ｈｕａ，ＬＡＮ Ｙａｎｇ
　　（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ ａｎｄ Ａｎｉｍａｌ Ｈｕｓｂａｎｄｒｙ， Ｑｉｎｇｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｘｉｎｉｎｇ ８１００１６，Ｃｈｉｎａ）
　　
　　Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｗｈｉｔｅ ｒｏｔ ｆｕｎｇｉ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｒａｐｅ ｓｔａｌｋ ｗａｓ ｅｘｐｌｏｒｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｗｈｉｔｅ ｒｏｔ ｆｕｎｇｉ ｃｏｕｌｄ ｄｅｇｒａｄｅ ｒａｐｅ ｓｔａｌｋ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ（Ｐ＜０．０１） ａｆｔｅｒ ２０，２５，３０，３５，４０ ｄ ｏｆ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ. Tｈｅ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｗａｓ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ｏｎ ｔｈｅ ２０ ｄ， ｗｈｉｃｈ ｒｅａｃｈｅｄ ｕｐ ｔｏ ５８．０７％．
　　Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｗｈｉｔｅ ｒｏｔ ｆｕｎｇｉ；ｒａｐｅ ｓｔａｌｋ；ｌｉｇｎｉｎ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ
　　
　　作物秸秆是自然界中最为丰富的可再生资源之一［１］。作物秸秆资源的利用，既涉及到广大农村的千家万户，又涉及到整个农业生态系统中土壤肥力、水土保持、环境安全以及再生资源有效利用等可持续发展问题，近年来己引起世界各国的普遍关注，并逐步发展成为可持续农业的重要方面。20世纪80年代初，有学者发现能够利用白腐真菌的生物学特性降解染料［２－４］。此后，白腐真菌受到许多研究者的高度关注，白腐真菌是自然界中能够降解木质素最有效的生物之一。有研究表明，经白腐真菌处理的秸秆，木质素降解４０％～６０％［５-９］。
　　我国是一个农业大国，年产各类秸秆７亿ｔ左右，约占世界秸秆总产量的２０％～３０％［１０－１２］。青海省年产各种农作物秸秆１７７．２３万ｔ（其中油菜秸秆４４．７４万ｔ）［１３］，这些秸秆大部分作为农村燃料补充和烧荒所消耗，只有很少一部分作为动物饲料，造成大量的生物质资源浪费，并造成一定的环境污染。而且油菜秸秆含有较高的蜡质、硅酸盐，细胞壁的结晶度高，木质素与纤维素之间镶嵌形成坚固酯键的结构等，导致动物对其消化率极低，加之异味、适口性差，至今单胃动物饲料中几乎不用，反刍动物也很少使用。探索白腐真菌降解油菜秸秆的效果，能够为合理开发利用油菜秸秆提供理论依据。
　　１材料与方法
　　１．１试验材料
　　白腐真菌，由中国科学院微生物研究所菌种保藏中心提供；油菜秸秆，２００９年１２月２５日采集于青海省大通县。
　　１．２培养基
　　斜面ＰＤＡ（马铃薯葡萄糖琼脂）培养基：马铃薯２００ ｇ，加去离子水８００ ｍＬ，煮沸３０ ｍｉｎ，用４层纱布过滤，补去离子水至１ ０００ ｍＬ，加入１．８％琼脂，ｐＨ值不做调节。装入２５０ ｍＬ三角瓶中，在０．１０５ＭＰａ（１２１℃）下灭菌２０ ｍｉｎ。
　　菌种活化培养基（种子培养液）：马铃薯２００ ｇ，加去离子水１ ０００ ｍＬ，煮沸３０ ｍｉｎ，用四层纱布过滤，补足去离子水至１ ０００ ｍＬ，ｐＨ值不做调节。
　　固体发酵基本培养基：麸皮１ ｇ（氮源），Ｍａｎｄｅｌｓ营养液５ ｍＬ，Ｍａｎｄｅｌｓ营养液起始ｐＨ值为５，装入２５０ ｍＬ三角瓶中，在０．１０５ＭＰａ（１２１℃）下灭菌２０ ｍｉｎ。
　　Ｍａｎｄｅｌｓ营养液：（ＮＨ４）２ＳO４ ２．５ ｇ，ＫＨ２ＰO４ ２．０ ｇ，ＭｇＳO４・７Ｈ２０ ２．０ ｇ，ＮａＮＯ３ ０．２ ｇ，ＦｅＣｌ３ ０．０２ ｇ，去离子水１ ０００ ｍＬ。
　　１．３试验方法
　　１．３．１菌种培养将购买的白腐真菌菌种接种于ＰＤＡ培养基上，２５℃斜面活化培养５ ｄ，再接种于综合ＰＤＡ液体培养基上，２５℃扩大培养５ ｄ，备用。
　　１．３．２秸秆处理将玉米秸秆切碎成５ ｃｍ左右，１０１．３３ＫＰａ下高压灭菌１５～２２ ｍｉｎ，备用。
　　１．３．３发酵将准备好的液体菌种和秸秆混合，密封发酵。
　　１．４试验设计
　　试验采用单因素试验设计，设置６个时间点，分别为０、２０、２５、３０、３５、４０ ｄ。将玉米秸秆装入
　　１ ０００ ｍＬ大烧杯中，加入固体发酵基本培养基，先接种白腐真菌孢子悬浮液２ ｍＬ混匀，在３５℃恒温下培养４０ ｄ，每天翻动１次。在第２０天第一次取样，每５天取样1次，共取样５次。
　　１．５木质素含量测定和数据处理
　　木质素含量采用薛惠琴等的方法测定［１４］。全部试验数据用Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｅｘｃｅｌ ２００３和ＤＰＳ Ｖ６．５５统计软件进行统计处理，各项指标以“平均数±标准差”表示。
　　２结果与分析
　　由表１可知，油菜秸秆经白腐真菌处理后的木质素含量与对照组（０ｄ）的木质素含量差异极显著；处理后第２０天的木质素含量与第４０天的木质素含量差异显著，与第２５天、第３０天、第３５天的木质素含量差异不显著；处理后第２５天、第３０天、第３５天之间的木质素含量差异不显著。
　　白腐真菌对油菜秸秆中木质素有降解能力，发酵培养２０ ｄ的木质素降解率与第４０天的木质素降解率差异极显著，与发酵培养２５、３０、３５ ｄ的木质素降解率差异不显著，在发酵培养２０ ｄ时，油菜秸秆木质素降解率最高，达到５８．０７％。
　　由图1可以看出，油菜秸秆木质素降解率曲线随着发酵时间的延长呈下降、上升、再下降的趋势， ３０ ｄ后一直呈下降趋势。
　　３小结与讨论
　　３．１不同白腐真菌对处理效果的影响
　　试验中所采用的白腐真菌选择性较强，对油菜秸秆的降解效果突出。朱洪龙等［１５］报道，培养４０ ｄ，油菜秸秆的降解率为３５．２７％。据报道［１６，１７］，目前已知的白腐真菌已有２００多种，菌种间对秸秆处理效果有很大差异。不同菌种对秸秆木质素、半纤维素的降解程度，处理后秸秆干物质的损失程度和秸秆内部干物质的消化率变化等均有极大差异，即使是同一白腐真菌对不同秸秆内木质素和半纤维素的降解能力也明显不同，因而导致对秸秆的处理效果千差万别。可能是因为种类不同，菌株产木质素降解酶所需的最适碳源和氮源及其浓度和Ｃ／Ｎ也不同［１８］。目前，对于白腐真菌生长的不同阶段所产生的木质素降解酶及其活性并不十分清楚，仍需进行深入研究。
　　３．２不同发酵时间对处理效果的影响
　　油菜秸秆降解率曲线随着发酵时间的延长呈下降、上升、再下降的趋势。发酵培养２０ ｄ的木质素降解率与第４０天的木质素降解率差异极显著，与发酵培养２５、３０、３５ ｄ的木质素降解率差异不显著，发酵培养２０、３０ ｄ，降解率达到峰值，但差异不显著。这与白腐真菌降解秸秆的过程中所分泌的木质素降解酶含量变化相关［１９］，随着营养物质的减少和温度、酸碱度的变化，菌体逐渐老化，产酶能力逐渐下降，所产酶部分失活，从而影响了木质素的降解率［２０］。由于试验未测定２０ ｄ以前的情况，今后有待进一步研究确定最佳发酵时间。
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