白腐真菌降解油菜秸稈的效果

摘要：探究不同發(fā)酵時間對白腐真菌降解油菜秸稈效果的影響。結(jié)果表明，經(jīng)過２０、２５、３０、３５、４０ ｄ的發(fā)酵，白腐真菌對油菜秸稈的降解效果極顯著（Ｐ＜０．０１），發(fā)酵第２０天時，油菜秸稈的降解率最高達５８．０７％。

關(guān)鍵詞：白腐真菌；油菜秸稈；木質(zhì)素降解

中圖分類號：ＴＱ９２０．１文獻標識碼：Ａ文章編號：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

作物秸稈是自然界中最為豐富的可再生資源之一［１］。作物秸稈資源的利用，既涉及到廣大農(nóng)村的千家萬戶，又涉及到整個農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中土壤肥力、水土保持、環(huán)境安全以及再生資源有效利用等可持續(xù)發(fā)展問題，近年來己引起世界各國的普遍關(guān)注，并逐步發(fā)展成為可持續(xù)農(nóng)業(yè)的重要方面。20世紀80年代初，有學者發(fā)現(xiàn)能夠利用白腐真菌的生物學特性降解染料［２－４］。此后，白腐真菌受到許多研究者的高度關(guān)注，白腐真菌是自然界中能夠降解木質(zhì)素最有效的生物之一。有研究表明，經(jīng)白腐真菌處理的秸稈，木質(zhì)素降解４０％～６０％［５-９］。

我國是一個農(nóng)業(yè)大國，年產(chǎn)各類秸稈７億ｔ左右，約占世界秸稈總產(chǎn)量的２０％～３０％［１０－１２］。青海省年產(chǎn)各種農(nóng)作物秸稈１７７．２３萬ｔ（其中油菜秸稈４４．７４萬ｔ）［１３］，這些秸稈大部分作為農(nóng)村燃料補充和燒荒所消耗，只有很少一部分作為動物飼料，造成大量的生物質(zhì)資源浪費，并造成一定的環(huán)境污染。而且油菜秸稈含有較高的蠟質(zhì)、硅酸鹽，細胞壁的結(jié)晶度高，木質(zhì)素與纖維素之間鑲嵌形成堅固酯鍵的結(jié)構(gòu)等，導致動物對其消化率極低，加之異味、適口性差，至今單胃動物飼料中幾乎不用，反芻動物也很少使用。探索白腐真菌降解油菜秸稈的效果，能夠為合理開發(fā)利用油菜秸稈提供理論依據(jù)。

１材料與方法

１．１試驗材料

白腐真菌，由中國科學院微生物研究所菌種保藏中心提供；油菜秸稈，２００９年１２月２５日采集于青海省大通縣。

１．２培養(yǎng)基

斜面ＰＤＡ（馬鈴薯葡萄糖瓊脂）培養(yǎng)基：馬鈴薯２００ ｇ，加去離子水８００ ｍＬ，煮沸３０ ｍｉｎ，用４層紗布過濾，補去離子水至１ ０００ ｍＬ，加入１．８％瓊脂，ｐＨ值不做調(diào)節(jié)。裝入２５０ ｍＬ三角瓶中，在０．１０５ＭＰａ（１２１℃）下滅菌２０ ｍｉｎ。

菌種活化培養(yǎng)基（種子培養(yǎng)液）：馬鈴薯２００ ｇ，加去離子水１ ０００ ｍＬ，煮沸３０ ｍｉｎ，用四層紗布過濾，補足去離子水至１ ０００ ｍＬ，ｐＨ值不做調(diào)節(jié)。

固體發(fā)酵基本培養(yǎng)基：麩皮１ ｇ（氮源），Ｍａｎｄｅｌｓ營養(yǎng)液５ ｍＬ，Ｍａｎｄｅｌｓ營養(yǎng)液起始ｐＨ值為５，裝入２５０ ｍＬ三角瓶中，在０．１０５ＭＰａ（１２１℃）下滅菌２０ ｍｉｎ。

Ｍａｎｄｅｌｓ營養(yǎng)液：（ＮＨ４）２ＳO４ ２．５ ｇ，ＫＨ２ＰO４ ２．０ ｇ，ＭｇＳO４·７Ｈ２０ ２．０ ｇ，ＮａＮＯ３ ０．２ ｇ，ＦｅＣｌ３ ０．０２ ｇ，去離子水１ ０００ ｍＬ。

１．３試驗方法

１．３．１菌種培養(yǎng)將購買的白腐真菌菌種接種于ＰＤＡ培養(yǎng)基上，２５℃斜面活化培養(yǎng)５ ｄ，再接種于綜合ＰＤＡ液體培養(yǎng)基上，２５℃擴大培養(yǎng)５ ｄ，備用。

１．３．２秸稈處理將玉米秸稈切碎成５ ｃｍ左右，１０１．３３ＫＰａ下高壓滅菌１５～２２ ｍｉｎ，備用。

１．３．３發(fā)酵將準備好的液體菌種和秸稈混合，密封發(fā)酵。

１．４試驗設(shè)計

試驗采用單因素試驗設(shè)計，設(shè)置６個時間點，分別為０、２０、２５、３０、３５、４０ ｄ。將玉米秸稈裝入

１ ０００ ｍＬ大燒杯中，加入固體發(fā)酵基本培養(yǎng)基，先接種白腐真菌孢子懸浮液２ ｍＬ混勻，在３５℃恒溫下培養(yǎng)４０ ｄ，每天翻動１次。在第２０天第一次取樣，每５天取樣1次，共取樣５次。

１．５木質(zhì)素含量測定和數(shù)據(jù)處理

木質(zhì)素含量采用薛惠琴等的方法測定［１４］。全部試驗數(shù)據(jù)用Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｅｘｃｅｌ ２００３和ＤＰＳ Ｖ６．５５統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計處理，各項指標以“平均數(shù)±標準差”表示。

２結(jié)果與分析

由表１可知，油菜秸稈經(jīng)白腐真菌處理后的木質(zhì)素含量與對照組（０ｄ）的木質(zhì)素含量差異極顯著；處理后第２０天的木質(zhì)素含量與第４０天的木質(zhì)素含量差異顯著，與第２５天、第３０天、第３５天的木質(zhì)素含量差異不顯著；處理后第２５天、第３０天、第３５天之間的木質(zhì)素含量差異不顯著。

白腐真菌對油菜秸稈中木質(zhì)素有降解能力，發(fā)酵培養(yǎng)２０ ｄ的木質(zhì)素降解率與第４０天的木質(zhì)素降解率差異極顯著，與發(fā)酵培養(yǎng)２５、３０、３５ ｄ的木質(zhì)素降解率差異不顯著，在發(fā)酵培養(yǎng)２０ ｄ時，油菜秸稈木質(zhì)素降解率最高，達到５８．０７％。

由圖1可以看出，油菜秸稈木質(zhì)素降解率曲線隨著發(fā)酵時間的延長呈下降、上升、再下降的趨勢， ３０ ｄ后一直呈下降趨勢。

３小結(jié)與討論

３．１不同白腐真菌對處理效果的影響

試驗中所采用的白腐真菌選擇性較強，對油菜秸稈的降解效果突出。朱洪龍等［１５］報道，培養(yǎng)４０ ｄ，油菜秸稈的降解率為３５．２７％。據(jù)報道［１６，１７］，目前已知的白腐真菌已有２００多種，菌種間對秸稈處理效果有很大差異。不同菌種對秸稈木質(zhì)素、半纖維素的降解程度，處理后秸稈干物質(zhì)的損失程度和秸稈內(nèi)部干物質(zhì)的消化率變化等均有極大差異，即使是同一白腐真菌對不同秸稈內(nèi)木質(zhì)素和半纖維素的降解能力也明顯不同，因而導致對秸稈的處理效果千差萬別?？赡苁且驗榉N類不同，菌株產(chǎn)木質(zhì)素降解酶所需的最適碳源和氮源及其濃度和Ｃ／Ｎ也不同［１８］。目前，對于白腐真菌生長的不同階段所產(chǎn)生的木質(zhì)素降解酶及其活性并不十分清楚，仍需進行深入研究。

３．２不同發(fā)酵時間對處理效果的影響

油菜秸稈降解率曲線隨著發(fā)酵時間的延長呈下降、上升、再下降的趨勢。發(fā)酵培養(yǎng)２０ ｄ的木質(zhì)素降解率與第４０天的木質(zhì)素降解率差異極顯著，與發(fā)酵培養(yǎng)２５、３０、３５ ｄ的木質(zhì)素降解率差異不顯著，發(fā)酵培養(yǎng)２０、３０ ｄ，降解率達到峰值，但差異不顯著。這與白腐真菌降解秸稈的過程中所分泌的木質(zhì)素降解酶含量變化相關(guān)［１９］，隨著營養(yǎng)物質(zhì)的減少和溫度、酸堿度的變化，菌體逐漸老化，產(chǎn)酶能力逐漸下降，所產(chǎn)酶部分失活，從而影響了木質(zhì)素的降解率［２０］。由于試驗未測定２０ ｄ以前的情況，今后有待進一步研究確定最佳發(fā)酵時間。

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