農業廢棄物降解菌研究進展

吳柳燕 付莉 付品 朱佳敏 楊霞

摘要 我國是一個農業大國，每年要產生大量的農業廢棄物，由于廢棄物的利用率很低，被隨意排放在環境中或丟棄在田間地頭，造成了資源浪費和環境污染。而降解菌的利用可以加速廢棄物的降解而提高利用率，因此農業廢棄物降解菌的研究成為一個新方向。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業廢棄物降解菌的研究進展。

關鍵詞 農業廢棄物;降解菌;利用率

中圖分類號：S682.3?文獻標識碼：A?文章編號：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

農業廢棄物是指在農業生產、加工和畜牧養殖等過程中產生的廢棄物，如農作物秸稈、菌渣、甘蔗渣和畜牧糞便等。我國是一個農業大國，每年產生大量的廢棄物，如能得到有效的開發利用，既可以節約資源，又能夠產生極大的經濟效益。但由于自然降解速度慢，其中大部分沒有得到充分利用，被隨意丟棄在田間地頭或向環境中排放，造成了資源浪費和環境污染。在發展中國家，農業廢棄物作為能源更具吸引力。近年來，農業廢棄物的利用越來越受到廣泛的關注，也使降解菌的研究越來越多。

1?農作物秸稈降解菌的研究進展

我國是一個農業大國，農作物產量很高，隨之產生了大量農作物秸稈，而秸稈含有大量木質纖維素，自然降解速度慢，被隨意丟棄在田間或被大量焚燒處理，不僅污染環境，導致土壤板結，而且造成資源浪費。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量，而且也能保護環境。

李鶴等[1]研究表明施用菌劑的玉米秸稈的纖維素、半纖維素和木質素的降解率明顯高于無菌對照，同時結合電鏡掃描的結果顯示，菌株對秸稈的降解從內部開始進行，然后使整個秸稈組織結構呈現松散狀態，施用混合菌劑處理的玉米秸稈對結構的破壞程度較高。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纖維素酶、木質素酶等活性。

王振忠等[2]對秸稈還田進行研究發現，秸稈還田使土壤N、P、K含量、腐殖質和有機質含量增加。謝茂芳等[3]研究發現在秸稈降解過程中不光有纖維-木質素降解菌，還有果膠降解菌，果膠降解菌在秸稈降解過程中占有重要地位。張電學等[4]通過對未施加秸稈降解菌劑與施加秸稈降解菌劑的對比，得出施加降解菌劑的試驗組土壤養分含量有所提高，產量也有所增加。

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

2?食用菌菌渣降解菌的研究進展

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，以及Ca、Mg、Zn等礦物質元素。我國是食用菌栽培大國，每年產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，如果被隨意丟棄會造成環境污染和資源浪費。食用菌菌渣若能進行再利用，可以制作成生物有機肥或某些菌菇的菌袋等，不僅節約資源，還可以創造巨大的經濟效益。但目前食用菌菌渣降解方面的報道較少。

劉曉梅[11]篩選出高效的菌渣降解菌，接種微生物復合菌劑可以有效促進菌渣的發酵進程，加入菌劑可以加快堆體升溫，減小堆體溫度變化，縮短發酵時間，加快對含氮有機物的分解，產生氨，使pH升高，從而提高堆肥初期的微生物群體數量，增強微生物的降解活性。童江云等[12]研究發現混合菌株能有效提高降解菌的酶活性，細菌與真菌混合發酵可以快速提高酶活性，可能是由于胞內酶與胞外酶的協同作用加速了菌渣的降解。

張靜曉[13]發現在腐熟堆肥中加入纖維素降解菌劑能有效提升和延長菌渣堆肥高溫期的溫度，減少氮素損失，增加有機氮含量，具有固氮作用。在堆肥過程中氨化菌是氮素轉化微生物中數量最多的，謝小林等[14]的試驗結果表明，綠色木霉菌和潮濕纖維單胞菌混合接種在濾紙崩解培養基和產酶培養基中，2個培養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展

我國人口眾多，對畜牧產品需求量很大，畜牧業迅速發展，產生了大量的畜牧糞便。如果被隨意地排放在環境中，會造成極大的污染，危害生態環境，因此畜牧糞便再利用被廣泛關注。畜禽糞便富含大量的有機質和養分，還含有Fe、S、Cu、Mg、Zn等微量元素。可制造有機肥或復合肥。運用在農業中不僅可以給農作物提供養分，還可以增加土壤透氣性、透水性，使土壤變得松軟，促進有益微生物活動，增加土壤的有機物質和養分。

目前，關于在豬糞腐熟發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，其中細菌是優勢菌，并將各種菌株進行復配組合，復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。而對牛糞降解微生物的研究不多，已有的研究主要是針對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間。鄧輝[16]發現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素，并對其降解作用和機理進行了說明。冷艷[17]指出降解耗牛糞是多種菌協同作用的結果，不同環境、不同條件都會影響微生物的降解功能、產酶能力、酶活及與底物的反應情況。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，并對幾種降解菌進行復配，確立了復配比例和最佳降解條件。

4?核桃青皮降解菌的研究進展

我國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（約1.7%）、多酪類、黃酮類、單寧類、香豆素、衹類、醬類和有機酸物質等多元有機化合物，因此具有一定的植物源農藥活性。堆置在野外的核桃皮經雨水漫泡后，浸出液流入江、河、湖泊中，將使河水變黑，魚、蝦全被毒死，對水體造成嚴重污染。青皮中的纖維木質素含量高，堿性較強，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，不僅嚴重污染水體和環境，堆置在地里還會導致農作物（甚至雜草）難以生長。研究發現，核桃青皮質地松軟，有機質含量高，干青皮含纖維素約17%，木質素約43%，同時還含有較高的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題，且利用率不高，不能真正發揮核桃青皮的應用價值。目前，國內外對核桃青皮的堆肥、抗菌活性、殺蟲活性方面的研究有一定進展，但對核桃青皮降解菌的研究不多。梁林波等[19]研究發現，在核桃青皮堆肥過程中加入微生物發酵菌劑能使堆肥溫度升高，大大縮短堆肥時間，加快核桃青皮的堆肥腐熟。

5?展望

農業廢棄物主要包括植物纖維性廢棄物和畜禽糞便2類，含有豐富的有機質，大量研究表明將其降解后可作為生物有機肥、飼養牲畜的粗飼料和沼氣燃料等，具有廣闊的研究空間和應用前景。但農業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，會造成資源浪費和環境污染。如果加以處理再利用，不僅能減少垃圾排放，保護環境，而且能帶來巨大的財富。通過對農業廢棄物降解菌的開發利用，使秸稈和糞便等廢棄物能快速降解，提高廢棄物利用率，增加其工業附加價值，從而增加農民收入，并提高農民從事農業生產的積極性。

參考文獻

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責任編輯：李楊