园林废弃物木质素降解真菌的筛选、鉴别及其能力研究
园林废弃物堆肥效果研究
园林废弃物堆肥效果研究魏佳吉㊀刘兴和㊀朱兴盛㊀王向斌㊀胡立宁㊀刘文婷(甘肃华运环境建设工程股份有限公司ꎬ兰州７３００７０)[摘㊀要]㊀探究在不同处理下园林废弃物堆肥的分解程度ꎬ为园林废弃物的快速降解提供有效途径ꎮ堆体设ＣＫ(园林废弃物)㊁Ｔ１(羊粪＋园林废弃物＋菌剂)㊁Ｔ２(鸡粪＋园林废弃物＋菌剂)三个处理ꎮ常规监测堆体温度ꎬ每隔５ｄ进行取样ꎬ对纤维素㊁半纤维素㊁木质素㊁有机质㊁全钾㊁全磷㊁全氮含量测定ꎮ温度结果表明ꎬ除对照处理最高温度只有４８.８ħꎬ未达到国家高温期标准(５５ħ)外ꎬ其他堆肥处理都进入高温发酵阶段ꎬ在第１０ｄ时Ｔ１温度达到最高值６０.４ħꎬＴ２在第１１ｄ时温度达到最大值５９.０ħꎮ在堆肥过程中Ｃ/Ｎ㊁有机质含量均呈递减趋势ꎬ最后基本保持不变ꎮ对照组的Ｃ/Ｎ比只有２１ꎬ不能满足堆肥腐烂程度的要求ꎮ处理一和处理二的Ｃ/Ｎ分别分别下降了４８％㊁４６％ꎮ有机质含量降幅分别为４５.７７％㊁５４.０５％ꎮ堆肥后期全氮㊁全磷和全钾含量显著高于初始阶段ꎬ全氮分别增加了２６.７６％㊁２８.０４％㊁３２.１７％ꎮ全磷含量增长率分别为５％㊁６.６７％㊁７.９６％ꎮ全钾含量增幅分别为４.０８％㊁７.０７％㊁６.４３％ꎮ纤维素㊁半纤维素和木质素随着堆肥时间的增加含量逐渐减少ꎬ最后趋于稳定ꎮ各处理的纤维素降解率分别为２２.３１％㊁４７.１６％和４８.５１％ꎮ半纤维素降解率分别为１８.４６％㊁２２.３２％和２３.８８％ꎮ木质素降解率分别为１２.４０％㊁４１.０５％和４０.０８％ꎮ该试验对园林废弃物进行不同堆肥处理ꎬ发现添加畜禽粪便和腐熟菌剂可以很大程度提高堆体养分变化以及纤维素㊁木质素和半纤维素的降解ꎮ堆肥腐熟后的产品已达到无害化和资源化处理要求ꎬ为园林废弃物的资源化利用提供参考依据ꎮ[关键词]㊀园林废弃物ꎻ菌剂ꎻ堆肥中图分类号:Ｆ３２６.２㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:１００９－３３０３(２０２４)０１－００２５－０５ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅＣｏｍｐｏｓｔｉｎｇＥｆｆｅｃｔｏｆＧａｒｄｅｎＷａｓｔｅＷｅｉＪｉａｊｉ㊀ＬｉｕＸｉｎｇｈｅ㊀ＺｈｕＸｉｎｇｓｈｅｎｇ㊀ＷａｎｇＸｉａｎｇｂｉｎ㊀ＨｕＬｉｎｉｎｇ㊀ＬｉｕＷｅｎｔｉｎｇ(ＧａｎｓｕＨｕａｙｕｎＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎꎬＬａｎｚｈｏｕ７３００７０ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｏｅｘｐｌｏｒｅｔｈｅｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｄｅｇｒｅｅｏｆｃｏｍｐｏｓｔｏｆｇａｒｄｅｎｗａｓｔｅｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｓꎬａｎｄｔｏｐｒｏｖｉｄｅａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｗａｙｆｏｒｔｈｅｒａｐｉｄｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｇａｒｄｅｎｗａｓｔｅ.Ｔｈｅｐｉｌｅｉｓｔｒｅａｔｅｄｗｉｔｈｔｈｒｅｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ:ＣＫ(ｇａｒｄｅｎｗａｓｔｅ)ꎬＴ１(ｓｈｅｅｐｍａｎｕｒｅ＋ｇａｒｄｅｎｗａｓｔｅ＋Ｍｉｃｒｏｂｉａｌｉｎｏｃｕｌａｎｔ)ꎬａｎｄＴ２(ｃｈｉｃｋｅｎｍａｎｕｒｅ＋ｇａｒｄｅｎｗａｓｔｅ＋Ｍｉｃｒｏｂｉａｌｉｎｏｃｕｌａｎｔ).Ｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｔｈｅｒｅａｃｔｏｒｗａｓｒｏｕ￣ｔｉｎｅｌｙｍｏｎｉｔｏｒｅｄꎬａｎｄｓａｍｐｌｅｓｗｅｒｅｔａｋｅｎｅｖｅｒｙ５ｄａｙｓｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｃｅｌｌｕｌｏｓｅꎬｈｅｍｉｃｅｌｌｕｌｏｓｅꎬｌｉｇｎｉｎꎬｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒꎬｔｏｔａｌｐｏｔａｓｓｉｕｍꎬｔｏｔａｌｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓａｎｄｔｏｔａｌｎｉｔｒｏｇｅｎ.Ｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｅｘｃｅｐｔｆｏｒｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｔｒｅａｔｍｅｎｔꎬｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗａｓｏｎｌｙ４８.８ʎＣꎬｗｈｉｃｈｄｉｄｎｏｔｒｅａｃｈｔｈｅｎａｔｉｏｎａｌｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｐｅｒｉｏｄｓｔａｎｄａｒｄ(５５ʎＣ)ꎬｏｔｈｅｒｃｏｍｐｏｓｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｅｎ￣ｔｅｒｅｄｔｈｅｈｉｇｈ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｓｔａｇｅꎬａｎｄｔｈｅＴ１ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｅａｃｈｅｄｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔｖａｌｕｅｏｆ６０.４ʎＣａｔｔｈｅ１０ｔｈｄꎬａｎｄｔｈｅｔｅｍ￣ｐｅｒａｔｕｒｅｏｆＴ２ｒｅａｃｈｅｄｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｖａｌｕｅｏｆ５９.０ʎＣａｔｔｈｅ１１ｔｈｄ.ＩｎｔｈｅｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓꎬｔｈｅＣ/Ｎａｎｄｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔｓｓｈｏｗｅｄａｄｅｃｒｅａｓｉｎｇｔｒｅｎｄꎬａｎｄｆｉｎａｌｌｙｒｅｍａｉｎｅｄｂａｓｉｃａｌｌｙｕｎｃｈａｎｇｅｄ.ＴｈｅＣ/Ｎｒａｔｉｏｏｆｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｇｒｏｕｐｗａｓｏｎｌｙ２１ꎬｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｎｏｔｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｃｏｍｐｏｓｔｄｅｃａｙ.ＴｈｅＣ/ＮｏｆＴｒｅａｔｍｅｎｔ１ａｎｄＴｒｅａｔｍｅｎｔ２ｄｅｃｒｅａｓｅｄｂｙ４８％ａｎｄ４６％ꎬｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ.Ｔｈｅｄｅ￣ｃｒｅａｓｅｉｎｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔｗａｓ４５.７７％ａｎｄ５４.０５％.Ｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｔｏｔａｌｎｉｔｒｏｇｅｎꎬｔｏｔａｌｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓａｎｄｔｏｔａｌｐｏｔａｓｓｉｕｍｉｎｔｈｅｌａｔｅｒｓｔａｇｅｏｆｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇｗｅｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｏｓｅｉｎｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｓｔａｇｅꎬａｎｄｔｏｔａｌｎｉｔｒｏｇｅｎｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ２６.７６％ꎬ２８.０４％ａｎｄ３２.１７％.Ｔｈｅｇｒｏｗｔｈｒａｔｅｓｏｆｔｏｔａｌｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｃｏｎｔｅｎｔｗｅｒｅ５％ꎬ６.６７％ａｎｄ７.９６％.Ｔｈｅｔｏｔａｌｐｏｔａｓｓｉｕｍｃｏｎｔｅｎｔｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ４.０８％ꎬ７.０７％ａｎｄ６.４３％.Ｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆｃｅｌｌｕｌｏｓｅꎬｈｅｍｉｃｅｌｌｕｌｏｓｅａｎｄｌｉｇｎｉｎｇｒａｄｕａｌｌｙｄｅｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇｔｉｍｅａｎｄｆｉ￣ｎａｌｌｙｓｔａｂｉｌｉｚｅｓ.Ｔｈｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｒａｔｅｓｏｆｃｅｌｌｕｌｏｓｅｉｎｅａｃｈｔｒｅａｔｍｅｎｔｗｅｒｅ２２.３１％ꎬ４７.１６％ａｎｄ４８.５１％ꎬｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ.Ｔｈｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｒａｔｅｓｏｆｈｅｍｉｃｅｌｌｕｌｏｓｅｗｅｒｅ１８.４６％ꎬ２２.３２％ａｎｄ２３.８８％.Ｔｈｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｒａｔｅｓｏｆｌｉｇｎｉｎｗｅｒｅ１２.４０％ꎬ４１.０５％ａｎｄ４０.０８％ꎬｒｅ￣ｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ.Ｉｎｔｈｉｓｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔꎬｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｏｎｇａｒｄｅｎｗａｓｔｅꎬａｎｄｉｔｗａｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎｏｆｌｉｖｅｓｔｏｃｋａｎｄｐｏｕｌｔｒｙｍａｎｕｒｅａｎｄｄｅｃａｙｆｕｎｇｉｃｏｕｌｄｇｒｅａｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｎｕｔｒｉｅｎｔｃｈａｎｇｅｏｆｔｈｅｒｅａｃｔｏｒａｎｄｔｈｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｃｅｌｌｕｌｏｓｅꎬｌｉｇｎｉｎａｎｄｈｅｍｉｃｅｌｌｕｌｏｓｅ.Ｔｈｅｃｏｍｐｏｓｔａｎｄｒｏｔｔｅｎｐｒｏｄｕｃｔｓｈａｖｅｍｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｈａｒｍｌｅｓｓａｎｄｒｅｓｏｕｒｃｅｔｒｅａｔｍｅｎｔꎬｐｒｏｖｉｄｉｎｇａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｒｅｓｏｕｒｃｅｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｇａｒｄｅｎｗａｓｔｅ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:Ｇａｒｄｅｎｗａｓｔｅꎻｆｕｎｇｉｃｉｄｅｓꎻｃｏｍｐｏｓｔ园林废弃物(Ｇａｒｄｅｎｗａｓｔｅ)ꎬ又称园林垃圾或绿色垃圾ꎬ主要指城市绿地或郊区林地中绿化植物自然或养护过程中所产生的乔灌木修剪物(间伐物)㊁草坪修剪物㊁杂草㊁落叶㊁枝条㊁花园和花坛内废弃草花等废弃物[１]ꎮ随着国家对景观建设的需求越来越高ꎬ城市绿地面积的不断扩张ꎬ随之而来的园林垃圾也在日益增多ꎮ对其进行资源化利用ꎬ不仅可以降低园林绿化废弃物对环境造成的污染ꎬ还可以降低土地资源的浪费ꎬ节约能源ꎬ降低温室气体排放ꎬ在推动绿色经济发展㊁推进生态文明建收稿日期:２０２３－１０－０７设等方面ꎬ都有着十分重要的意义和影响ꎮ如何对这些资源进行合理的处理利用ꎬ在世界范围内都是一个亟待解决的问题ꎬ也是未来研究的重点[２]ꎮ在日常生活中ꎬ园林绿化废弃物的处理方式主要是以生物堆肥为主要内容ꎬ并且已经得到了广泛的应用[３－４]ꎮ堆肥能够将有机废弃物分解成肥料㊁种植基质等资源化物质ꎬ从而达到对有机废物进行再生利用的目的[５]ꎮ园林废弃物的资源化与再生利用ꎬ其中一个最大的困难在于它的木质素和纤维素含量较高ꎬ难以被微生物降解与利用[６－７]ꎮ在自然界有机物堆腐过程中是多种微生物的综合结果ꎬ纤维素的降解仅靠一种微生物是无法实现的[８]ꎮ目前已有学者开始对园林废弃物分解规律和机理进行研究ꎬ结果表明ꎬ在堆体中添加微生物制剂ꎬ可加速木质纤维素的降解ꎬ同时也被视为一种能够加快堆肥速度的有效方法[９]ꎮ李文玉[１０]在园林废弃物堆沤中添加不同微生物菌剂ꎬ发现添加微生物制剂可以有效地加快发酵腐熟过程ꎬ缩短堆肥腐熟时间ꎮ本试验通过探究在不同畜禽粪便和菌剂的处理下ꎬ对堆肥发酵产物进行效果评价ꎬ测定产物理化性质㊁腐熟程度等ꎮ研究目的是为了提高园林废弃物堆肥利用率ꎬ并将其作为种植基质㊁有机肥料或其它资源化利用ꎮ同时明确添加外源性菌系是否能够显著缩短园林废弃物堆肥发酵时间ꎬ以及木质纤维素含量是否有显著变化ꎬ为园林废弃物的快速降解提供有效途径ꎮ１㊀材料与方法１.１㊀试验处理ＣＫ:园林废弃物(粉粹＋未粉碎)堆放ꎮＴ１:羊粪＋园林废弃物＋菌剂混合堆肥羊粪:１ｔꎻ园林废弃物(粉碎＋未粉碎):２０ｋｇꎻ菌剂添加量:１％１０ｋｇ(复合菌系制作的固体菌剂)Ｔ２:鸡粪＋园林废弃物＋菌剂混合堆肥鸡粪:１ｔꎻ园林废弃物(粉碎＋未粉碎):２０ｋｇꎻ菌剂添加量:１％１０ｋｇ(复合菌系制作的固体菌剂)表１㊀堆肥原料的基本理化性质样品含水量/％灰分/％全氮/(ｇ/ｋｇ)废弃物干３２.９７ʃ０.２９４９.６４ʃ１.３５０.４３ʃ０.０９废弃物湿６０.４５ʃ０.９８２９.４４ʃ１.６８０.２５ʃ０.０３１.２㊀试验设计１.２.１㊀测定指标堆体温度测量选用刺入式温度计ꎬ每天早上九时和下午四时测量堆内温度ꎬ并将其平均ꎬ堆体的深度选择３０~４０ｃｍꎮ堆肥过程中ꎬ每隔５ｄ对各处理堆体取样ꎬ进行Ｃ/Ｎꎬ有机质[１１]㊁全磷㊁全钾[１２]㊁全氮[１３]㊁木质素㊁纤维素和半纤维素[１４]含量测定ꎮ１.２.２㊀数据分析对实验结果采用Ｅｘｃｅｌ２０１６㊁ＳＰＳＳ２６.０等统计软件进行统计分析ꎮ２㊀结果与分析２.１㊀堆肥过程中温度的变化通过对堆体温度测量以及对腐熟情况的观察ꎬ由图１可知ꎬ除对照处理最高温度仅达到４８.８ħꎬ未达到国家高温期标准(５５ħ)外ꎬ其他堆肥处理都进入高温发酵阶段ꎬ并且高温期持续了９~１４ｄꎬ达到堆肥的腐熟要求ꎮ处理一在０~３ｄ为升温期ꎬ高温期为４~１４ｄꎬ在第１０ｄ温度达到最高值６０.４ħꎮ处理二在０~５ｄ后堆体温度上升ꎬ进入高温阶段ꎬ持续９ｄ后开始下降ꎬ在第１１ｄ温度达到最大５９.０ħꎮ在堆肥后期ꎬ随着易降解有机质被消耗殆尽ꎬ微生物代谢能力显著下降ꎬ在２８ｄ后两个处理温度均低于４０ħꎬ堆体温度趋近于室温ꎬ堆肥进程趋于平稳ꎮ堆体颜色变黑变深ꎬ臭味消散虫蝇数量减少ꎬ枝条大部分变软变柔并发霉出现白色和青色真菌ꎮ图１㊀不同堆肥处理温度的变化图２㊀不同堆肥处理Ｃ/Ｎ比的变化２.２㊀堆肥过程中各养分含量的变化２.２.１㊀Ｃ/Ｎ比的动态变化Ｃ/Ｎ是衡量堆肥腐熟度的主要指标ꎬ通常认为当Ｃ/Ｎ小于２０时ꎬ堆肥即表示其已经腐烂ꎮ由图２可知ꎬＣ/Ｎ随着堆肥时间的增加ꎬ均呈逐渐递减趋势ꎬ最终趋于稳定ꎮ对照处理在堆肥周期结束时ꎬＣ/Ｎ仅为２１不能满足堆肥腐烂程度的要求ꎮ处理一和处理二的Ｃ/Ｎ分别从最初的２５和２８下降到堆肥结束时的１３㊁１５ꎬ分别下降了４８％㊁４６％ꎮ这主要是由于在堆肥的升温阶段ꎬ微生物的活性增强ꎬ加速了有机物的分解ꎬ因此碳含量的下降速度高于氮的损失ꎬ所以总Ｃ/Ｎ呈下降趋势ꎮ２.２.２㊀有机质含量的动态变化在堆肥过程中ꎬ不稳定的有机质被微生物分解ꎬ将其转变为成ＣＯ２ꎬＨ２Ｏꎬ矿物质和稳定性较好的腐殖酸等物质ꎮ从图３可知ꎬ在整个堆肥过程中ꎬ除了对照组之外ꎬ处理一和处理二中的有机质含量都呈现出了显著的降低趋势ꎬ降幅分别为４５.７７％㊁５４.０５％ꎮ在不同的堆肥条件下ꎬ各处理的降解率初期都呈现出急剧下降ꎬ而在后期趋势变得较缓ꎮ图３㊀不同堆肥处理有机质含量的变化图４㊀不同堆肥处理全氮含量的变化２.２.３㊀全氮含量的动态变化在园林废弃物堆肥腐熟的过程中ꎬ在堆肥腐化过程中ꎬ氮含量的变化对最终产品的品质有很大影响ꎮ在堆肥过程中ꎬ氮素的转化是非常复杂的ꎬ它主要包含了氮素的固定和氮素的释放两个部分ꎮ由图４可知ꎬ本试验中ꎬ堆肥后期全氮的含量显著高于初期ꎬ而且从整体上看ꎬ全氮含量呈现出递增趋势ꎬ分别增加了２６.７６％㊁２８.０４％㊁３２.１７％ꎮ在堆肥过程中ꎬ两个处理的全氮含量变化趋势相似ꎬ升温期均出现快速增长趋势ꎬ高温期含量变化稍有差异ꎬ而在腐熟期又逐渐趋于一致ꎮ２.２.４㊀全磷含量的动态变化在堆肥过程中ꎬ微生物通过对挥发性有机物进行分解㊁转化以及ＮＨ３的挥发ꎬ从而使堆肥的重量和体积降低ꎬ同时还会集中营养养分ꎬ从而提高了其质量浓度ꎬ并且有机物分解速度越快ꎬ营养物质的质量浓度也会增加得更快ꎮ由图５可知ꎬ随着堆置时间的延长ꎬ处理一和处理二的变化趋势相似ꎬ在堆肥升温期ꎬ全磷含量缓慢地增加ꎬ而腐熟发酵后ꎬ由于有机物大量的分解ꎬ因此微生物对磷的吸附和固定作用也得到增强ꎬ导致全磷含量降低ꎬ各处理全磷的增长率分别为５％㊁６.６７％㊁７.９６％ꎮ图５㊀不同堆肥处理全磷含量的变化２.２.５㊀全钾含量的动态变化堆肥生产是一种极为复杂的生化反应ꎬ同时伴随钾的释放和固定ꎬ全钾含量对堆肥产品质量有直接的影响ꎮ图６可以看出ꎬ随着堆肥的持续腐熟发酵ꎬ各处理全钾含量均逐渐增加ꎬ其增长幅度分别为４.０８％㊁７.０７％㊁６.４３％ꎬ且处理一和处理二的全钾含量显著高于对照处理ꎮ图６㊀不同堆肥处理全钾含量的变化２.３㊀堆肥过程中纤维素、半纤维素和木质素含量的变化由于园林废弃物中含有较高的木质纤维素等物质ꎬ因此ꎬ研究其在堆肥中的含量变化ꎬ能够更好地反映堆肥的腐化程度ꎮ如图７可知ꎬ在堆肥发酵过程中ꎬ纤维素㊁半纤维素和木质素的含量均随着时间的增加而逐渐降低ꎬ最终趋于稳定ꎮ各处理的纤维素降解率分别为２２.３１％㊁４７.１６％和４８.５１％ꎮ半纤维素降解率分别为１８.４６％㊁２２.３２％和２３.８８％ꎮ木质素降解率分别为１２.４０％㊁４１.０５％和４０.０８％ꎮ这表明添加畜禽粪便和菌剂均加速了木质纤维素的降解ꎮ图７㊀不同堆肥处理纤维素ꎬ半纤维素和木质素含量的变化３㊀讨论现有的研究大多集中在单一的发酵腐化过程ꎬ缺乏对不同类型园林垃圾特性与腐化指数之间内在联系的深入了解ꎬ是制约其发酵技术升级的关键因素ꎮ堆肥腐熟过程是各种理化及生物因素结合在一起相互作用产生的结果[１５]ꎮ在堆肥过程中ꎬ微生物㊁温度㊁Ｃ/Ｎ㊁有机质含量㊁氧气等因素相互作用影响ꎬ最后使堆肥腐熟化[１６]ꎮ王瑞莹等[１７]发现在园林废弃物堆肥化过程中ꎬ堆体内温度呈现先升后降ꎬ在翻堆后再上升继而再下降的趋势ꎮ有机质含量逐渐下降ꎬ但趋势不大ꎮ全氮含量逐渐上升ꎮ宋良红等[１８]研究表明在腐熟过程中ꎬ加入羊粪可使堆体中的纤维素和木质素降解速率加快ꎬ有机质含量降低ꎬ同时堆肥产物中氮㊁磷㊁钾等营养元素含量增加ꎮ加入微生物菌剂可以在某种程度上加快堆肥过程[１０]ꎬ这与本试验添加羊粪鸡粪和菌剂后养分含量变化基本一致ꎮ在堆肥过程中ꎬ微生物的活动是影响有机质降解的主要因素ꎬ它不仅可以让堆肥升温ꎬ并且能够产生大量可被植物所利用的氮㊁磷㊁钾等有机化合物ꎬ还能够生成新高分子腐殖质ꎬ从而提升土壤的肥力[１９－２０]ꎮ付冰妍等[２１]通过研究发现ꎬ将芽孢杆菌Ｂ０１添加在园林废弃物堆肥中ꎬ木质素和纤维素的降解速率显著提高ꎬ并腐殖酸的含量显著增加ꎮ目前ꎬ在对园林绿化废弃物堆肥化处理中ꎬ所使用的菌剂主要是用于农业废弃物堆肥化处理的菌剂ꎬ还没有专门针对园林废弃物的组成成分所进行研发ꎬ因此研发或筛选针对园林废弃物组成成分的微生物菌剂产品ꎬ加快堆肥过程ꎬ改善堆肥品质ꎬ是非常有必要的ꎮ虽然目前堆肥技术已经比较成熟ꎬ但是因为原料ꎬ技术ꎬ经济ꎬ土地面积ꎬ气候等诸多因素ꎬ不同区域采用不同的堆肥方法ꎮ近年来ꎬ一些学者提出了一些改进措施ꎬ以提高堆肥的利用率ꎮＺｈａｎｇ等[２２]将甜菜渣和废纸用作膨胀材料ꎬ对园林废弃物进行堆肥处理ꎬ发现膨胀材料对堆肥过程中的曝气效果进行了优化ꎬ并抑制了堆体厌氧环境的形成ꎬ从而实现了在堆肥腐熟过程中ＮＯ２的有效降低ꎮＴｏｎｇ等[２３]采用合适的控制方式及通风方式ꎬ提高体系含氧量ꎬ能有效地加快堆肥过程中有机物的降解ꎮ４㊀结论本试验采取了不同堆肥方式对园林废弃物进行了处理ꎬ除对照处理最高温度只有４８.８ħꎬ未达到国家高温期标准(５５ħ)外ꎬ其他堆肥处理都进入高温发酵阶段ꎮ处理一和处理二的Ｃ/Ｎ分别分别下降了４８％㊁４６％ꎻ有机质含量降幅分别为４５.７７％㊁５４.０５％ꎻ全氮分别增加了２８.０４％㊁３２.１７％ꎻ全磷含量增长率分别６.６７％㊁７.９６％ꎻ全钾含量增幅分别为７.０７％㊁６.４３％ꎻ纤维素降解率分别为４７.１６％和４８.５１％ꎻ半纤维素降解率分别为２２.３２％和２３.８８％ꎻ木质素降解率分别为４１.０５％和４０.０８％ꎮ试验发现添加畜禽粪便和菌剂可以很大程度提高堆养分变化以及木质素ꎬ半纤维素和纤维素的降解ꎬ为园林废弃物的快速降解资源化利用提供有效途径ꎮ参考文献[１]周丽.城市园林绿化植物废弃物资源化利用现状[Ｊ].江苏林业科技ꎬ２０１６ꎬ４３(４):４９－５２.[２]李成ꎬ康霄ꎬ刘军ꎬ等.园林绿化废弃物资源化利用研究进展[Ｊ].山东林业科技ꎬ２０２３ꎬ５３(４):１２３－１２７. 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木质素降解菌的筛选和产酶特性初探
木质素降解菌的筛选和产酶特性初探姜立春;刘羽;林寿露;赵丽萍;阮期平【摘要】为了促进生物高效降解木质素,采用苯胺蓝、氯化锰、α-萘酚平板法和木质素降解试验,从腐竹中分离、筛选获得1株具有高效降解木质素活性菌株,命名为LQ-04.对该菌株产酶条件进行了优化,其优化工艺为:碳源为葡萄糖10 g/L,氮源为酵母膏10 g/L,pH为6.0,温度为40℃,转速为180 r/min,在该优化条件下木质素过氧化物酶(LiP)活性高达82.8 U/mL.这将为木质素的生物降解提供实验依据.【期刊名称】《绵阳师范学院学报》【年(卷),期】2016(035)008【总页数】6页(P6-10,15)【关键词】腐竹;木质素;过氧化物酶;酶学特性;降解率【作者】姜立春;刘羽;林寿露;赵丽萍;阮期平【作者单位】绵阳师范学院分子生物学与生物制药重点实验室,四川绵阳621000;绵阳师范学院分子生物学与生物制药重点实验室,四川绵阳621000;绵阳师范学院分子生物学与生物制药重点实验室,四川绵阳621000;绵阳师范学院分子生物学与生物制药重点实验室,四川绵阳621000;绵阳师范学院分子生物学与生物制药重点实验室,四川绵阳621000【正文语种】中文【中图分类】Q939.9木质素(lignin)是自然界植物组织的有效成分之一，仅次于纤维素的第二大有机化合物，其同纤维素和半纤维素是构成植物细胞壁的重要成分[1].它的主要作用是增加植物组织的强度和硬度，起着粘合植物纤维和使纤维刚挺的功能[2].木质素的分子结构比较复杂，主要由苯丙烷类结构单元通过碳键与醚键等多种形式的共价链连接形成，是一种非水溶性的、没有规则的、三维空间网状的芳香族高聚化合物[3].由于木质素微观结构的复杂性与含有较稳定的键型结构，致使其不容易被降解[4]. 目前研究和应用较广的降解木质素菌种大多是真菌门担子菌纲的白腐菌[5]，但实际上，对木质素的降解是依靠真菌、细菌、放线菌和相应的微生物共同起作用而完成的.细菌在木质素降解的过程中主要起着间接的作用，可在一定程度上改变木质素结构，其降解木质素的机理随细菌菌种不同而不同[3].放线菌在木质素降解的研究中，其研究范围比较狭窄，但在降解木质素的过程中也有着不可忽视的作用[6].木质素降解酶系比较复杂，最为重要的三种酶是木质素过氧化物酶(LiP)、锰过氧化物酶(MnP)和漆酶(Lac)[7].除此之外，还有一些其他酶类也对木质素的降解有一定的影响.虽然木质素降解酶种类繁多，但并不是每一种菌都能产生上述酶类，因而不同种类的微生物其降解机制不同.同时，诸多因素影响木质素降解酶的活性，主要有碳源、氮源、初始pH、培养温度、诱导剂、碳氮比例与表面活性剂等[8-10].张安龙等[11]以树枝和树皮为样本筛选得到一株产漆酶能力强的木质素降解菌，通过产酶条件优化发现加入诱导剂CuSO4浓度为0.5 mmol/L最有利于该菌株产漆酶.董旭杰等[12]通过对3种白腐菌产木质素降解酶活研究认为，培养基中的碳氮比对锰过氧化物酶与漆酶产生存在一定的影响.漆酶易在高碳低氮的培养条件产生，而锰过氧化物酶在低碳高氮的培养下易产生.乔乔等[13]通过添加不同的氮源来研究黄曲霉对木质素降解酶的效果，发现无机氮源组优于有机氮源组.王仁祐等[14]研究结果显示生物表面活性对木质素降解菌产酶存在一定影响，能够提高黄孢原毛平革菌的锰过氧化物酶活性，也能将简青霉产酶高峰期提前.因此，研究菌株发酵产酶条件优化，对提高菌株对于木质素的降解能力具有重要的科学意义.本文通过以采集的腐竹作为研究材料，结合苯胺蓝、氯化锰和α-萘酚平板的变色反应分离和筛选能高效降解木质素优良菌株.之后对获得的菌株优化发酵产酶条件和酶学特性进行了初步研究，进而获得该菌株最适产酶的优化条件.这将为采用微生物降解木质素提供实验依据.1.1 供试菌株试验所用多年堆积的朽竹和腐土样本采自四川永盛竹纤维有限公司.1.2 培养基初筛培养基：K2HPO4 0.5 g，KH2PO4 0.5 g，NaCl 0.2 g，NH4NO3 1.0 g，MgSO4 0.2 g，CaCl2 0.2 g，FeSO4·7H2O 0.1 g，微量MnSO4·H2O，竹粉10 g，琼脂粉20 g，加蒸馏水定溶至1 L.苯胺兰培养基：马铃薯200 g，酵母粉15 g，蛋白胨5 g，葡萄糖10 g，氯化钠5 g，苯胺兰0.1 g，pH=7.0，琼脂粉20 g，加蒸馏水定溶至1 L.氯化锰筛选平板：MnCl2·4H2O 0.15 g，琼脂20 g，自来水定容1 L.α-萘酚筛选平板：马铃薯200 g，葡萄糖20 g，KH2PO4 3 g,MgSO4·7H2O 1.5 g，VB 0.1 g，琼脂20 g，自来水1 L，待冷却至50 ℃，添加单独灭菌的0.005 % α-萘酚[15].1.3 试验方法1.3.1 菌株筛选将腐竹样本1 g于100 mL生理盐水中震荡1 h，梯度稀释10-1-10-6并涂布于初筛培养基上，每个平板涂布100 uL，28 ℃培养7 d.逐次分离直到获得单菌落，均同时接种在苯胺蓝、α-萘酚与氯化锰3种鉴定培养基平板上，在28 ℃条件下培养4-5 d.通过菌苔周边培养基颜色变化初步判定各个菌株产酶能力，方法见文献[8].1.3.2 酶活的测定(1)粗酶液的制备将初筛到的菌株接种于液体产酶培养基中，32 ℃，150 r/min培养48 h，5 000 r/min离心8 min，得到上清液为粗酶液.(2)木质素过氧化物酶125 mmol/L的酒石酸钠缓冲液(pH3.0)3.2 mL，10 mmol/L藜芦醇100 uL，粗酶液0.6 mL，放至32 ℃水浴锅预热，加入H2O2溶液(10 mmol/L)100 uL开始反应，3 min后在310 nm处测定OD值变化情况.酶活力定义(U/mL)：每分钟每毫升培养基滤液增加0.1个OD值为一个酶活力单位[16].(3)锰过氧化物酶乳酸钠缓冲液(50 mmol/L pH4.5)3.4 mL，MnSO4溶液(1.6 mmol/L)100 uL，0.4 mL的粗酶液，放至32 ℃水浴锅预热，加入H2O2溶液(1.6 mmol/L)100 uL开始反应，3 min后在240 nm处测定OD值变化情况.酶活力定义(U/mL)：每分钟每毫升培养基滤液增加0.1个OD值来表示[17].(4)漆酶50 mmol/L的乙酸-乙酸钠缓冲液(pH4.5)1.5 mL，10 mmol/L的愈创木酚1 mL和1 mL粗酶液，放在25 mL试管中振荡混匀，32 ℃反应10 min，测定470 nm下OD值变化.酶活力定义为：1 min内吸光度增加0.01所需要的酶量为一个酶活力单位[18].每个因子都做3个平行实验.1.4 木质素降解率测定将LQ-04在合适条件下接入上述培养基中，分别在第0、2、4、6、8、10 d后用无菌吸管吸取2 mL培养液，用粗滤纸过滤后，于5 000 r/min离心8 min，取上清液经适当稀释后，于280 nm下比色，测定木质素磺酸钙含量[19].配制木质素磺酸钙标准溶液，测定不同浓度下的吸光度，绘制标准曲线.木质素磺酸钙含量与吸光值间的线性回归方程为y=0.086 9x+0.202 8，相关系数R2=0.997 5.木质素磺酸钙降解率(%)=(初始含量m1-发酵后含量m2)/初始含量m1×100%.2.1 菌株分离与筛选将分离得到的10个菌株分别接种在3种不同的选择固体培养基上，经过4-5 d培养观察其结果，显示能使苯胺蓝平板上产生褪色圈的有6株菌，其中脱色圈范围大于1 cm的有4株，编号为LQ-01、LQ-02、LQ-03与LQ-04；在α-萘酚选择平板上产生紫色圈的有3株，其中变色范围明显的有2株，编号为LQ-03与LQ-04；在氯化锰鉴定选择上产生棕色圈有2株，其中变色范围明显的仅有1株，编号为LQ-04；菌株LQ-04在3种选择平板有比较明显的颜色反应，而菌株LQ-03在苯胺蓝与α-萘酚中有变色反应，揭示这2个菌株可能有降解产木质素的能力.将菌株LQ-03与LQ-04接种到木质素磺酸钙降解复筛培养基内，培养10 d检测发现对木质素磺酸钙均有一定的降解作用，降解率分别为8.2%和15.6%.从菌落形态上来看，菌株LQ-03和LQ-04都属于霉菌.因此，以降解活性较高的菌株LQ-04为目标菌株研究其产酶特性.2.2 LQ-04产酶特性研究2.2.1 生长产酶曲线测定LQ-04中LiP、MnP和Lac三种酶酶活及菌株生物量随时间的变化曲线，见图1.结果表明，菌体在60 h时进入稳定期，此时菌体生物量最高；LiP在60 h具有最大酶活达24.8 U/mL，MnP和Lac在72 h具有最大酶活分别为6.8 U/mL和16.7 U/mL，Lac和MnP在平台期后菌丝生长缓慢时才表现酶活性，这表明二者的合成与菌体的生长是非偶联的，属于滞后合成型酶，而LiP的产生和菌株的生长则为同步的.同时，LiP比MnP和Lac具有较高的酶活力，可推测LQ-04主要是通过分泌LiP对木质素进行降解，因此，选择对LiP酶活的测定来作为后面产酶优化的依据，并确定最适培养时间为60 h.2.2.2 碳源对产酶条件影响设置不同碳源(浓度20 g/L)接种LQ-04于32 ℃，150 r/min摇床培养60 h，见图2.结果表明，LQ-04在葡萄糖为碳源条件培养下，具有最大酶活力为42.6 U/mL，其次是蔗糖和麦芽糖，因此葡萄糖作为LQ-04产酶最适碳源.设置不同葡萄糖浓度于上述条件下进行摇床培养60 h.由图3可知当葡萄糖浓度为10 g/L时，其酶活最高达到为51.2 U/mL；随着葡萄糖浓度升高，酶活逐渐降低，在40 g/L时，酶活最低为10.6 U/mL，可能葡萄糖浓度过高多产酶有一定的抑制作用，因此选10 g/L作为葡萄糖的最适浓度.2.2.3 氮源对产酶条件影响设置不同氮源(浓度1 g/L)，在上述条件下培养60 h，见图4.结果表明，当LQ-04以牛肉膏为氮源时，具有最大的酶活50.1 U/mL，其次为蛋白胨，氯化铵酶活最低为6.5 U/mL.因此，将牛肉膏作为最适氮源.设置不同牛肉膏于上述条件下进行摇床培养60 h.由图5可知，当牛肉膏浓度为10 g/L 时，其酶活最大为55.8 U/mL，高于或者低于此浓度酶活力都下降，这可能是因为牛肉膏浓度的过高或过低抑制了菌株LQ-04的产酶能力.因此，将10 g/L牛肉膏作为最适产酶浓度.2.2.4 初始pH对产酶的影响设置不同初始pH值在上述条件下培养60 h.菌株产酶能力受到环境因子的影响较明显，为此初始pH值会直接影响菌株LQ-04的生长状况和发酵产酶的代谢动力学.由图6所示，当培养基初始pH值6.0时，LQ-04的产酶的活性最高为66.5 U/mL，pH值高于或低于6.0，LQ-04产酶的能力均受到不同程度的影响，尤其是pH值低于5.0时菌株LQ-04不但生长程度较慢，而且产酶能力降低较快.因此，产酶最适pH为6.0.2.2.5 温度对产酶的影响设置培养温度不同在上述条件下培养60 h，见图7.结果表明，在15～40 ℃范围内，酶活随着温度的升高而不断增大，当温度升至40 ℃时，菌株达到最大的产酶能力，酶活达到71.6 U/mL，40 ℃后酶活开始下降较快，这可能是由于随着温度的上升，酶结构受到影响，导致酶活降低.因此，选择40 ℃作为发酵产酶的最徍温度.2.2.6 转数对产酶的影响设置培养转数不同在上述条件下培养60 h，见图8.结果表明，随着转数升高其酶活逐渐升高，当转速达到为180 r/min时，菌株酶活达到峰值为78.2 U/mL，转速变小不利于LQ-04对酶的合成和分泌，它的生长和代谢活动得不到充足的氧气供应，因此酶活较低，当转数达到200 r/min酶活反而降低，可能转数过高其机械剪切力容易造成酶结构的破坏和酶活性的减弱或丧失[4].因此，选择180 r/min作为产酶最适转数.总之，在上述优化条件下，即在10 g/L葡萄糖，10 g/L牛肉膏，pH 6.0和转数为180 r/min条件下，将接种LQ-04后于40 ℃恒温摇床上培养60 h.进行5个平行实验，测定LiP酶活平均达到了82.8 U/mL，同时测定MnP为9.3 U/mL和Lac为23.6 U/mL.通过对在多年存放堆积的腐竹中筛选、分离纯化后获得纯菌株，选择其中变色反应比较明显，况且变色圈明显大于菌落直径的菌株，最终获得产酶能力较强的菌株LQ-04.对其产酶条件进行了优化，在培养基中葡萄糖10 g/L，牛肉膏10 g/L，初始pH值为6.0，温度为40℃，转速为180 r/min条件下培养，测定LiP酶活平均达到了82.8 U/mL，可作为液体培养产酶的最适工艺条件.。
降解菌的筛选原理
降解菌的筛选原理
筛选降解菌的基本原理如下:
1. 取样:从可能含有降解菌的环境中取样,如污染场地的土壤、废水等。
2. 富集培养:在包含目标污染物的培养基中首先富集降解该污染物的菌群。
3. 离纯培养:从富集得到的菌群中,进一步分离、纯化培养单个菌株。
4. 降解性测试:在包含污染物的最小培养基上,测试每个菌株的生长和降解能力。
5. 鉴定方法:对具有降解能力的菌株进行微生物学和生理生化鉴定。
6. 去除重复:对筛选得到的菌株进行同源性分析,去除重复的菌株。
7. 优选筛选:比较不同菌株的降解速率、范围等,选择降解能力最强的菌株。
8. 过程优化:优化筛选菌株的培养条件,提高其降解能力。
9. 降解机制研究:探究降解菌的代谢途径及关键酶的作用。
通过上述步骤,可以从环境样本中筛选获得对某种污染物具有良好降解能力的菌
株。
这些菌株可以用于环境修复。
一株伯克霍尔德菌的鉴定及其对木质素的降解特性研究
马英辉等一株伯克霍尔德菌的鉴定及其对木质素的降解特性研究一株伯克霍尔德菌的鉴定及其对木质素的降解特性研究"马英辉1!李利军1!卢美欢1仝泽方1吴文朋1$.陕西省微生物研究所，陕西西安710043；2.西北农林科技大学资源环境学院，农业农村部西北植物营养与农业环境重点实验室，陕西杨陵712100)摘要从造纸厂污水中筛选获得一株木质素降解细菌(记为菌株BNS),利用全自动微生物鉴定仪和16S rRNA对菌株BNS进行鉴定，优化了菌株BNS对碱性木质素的降解参数，分析菌株BNS对碱性木质素的降解机制#结果表明，菌株BNS为洋葱伯克霍尔德菌(Burkholderia.Cepacia),GenBank登录号为KY681449.1，该菌株降解碱性木质素的最佳温度为30C、最佳pH为9.0，0.5mmol/L的Cu2+、Fe2+能够提高菌株BNS对碱性木质素的降解；菌株BNS对100〜2000mg/L碱性木质素的降解过程符合一级反应动力学方程，降解常数分别为0.0065〜0.0273h1#通过降解产物分析，菌株BNS通过自身的过氧化物酶系将碱性木质素的聚合结构裂解，降解主要发生在苯环间的C-C.C-O—C等部位，最终降解产物主要为醛类和有机酸类。
关键词木质素细菌鉴定降解特性产物分析DOI：10.15985/ki.1001-3865.2021.01.005Identification and lignin degradation characteristics of a Burkholderia sp.MA Yinghui1,2,LI Lijun1，L'U Meihuan1，TONG Zefang1，WU Wenpeng1.(1.Microbiology Institute of Shaanxi，Xi'an Shaanxi710043&2.College of Natural Resourcss and Environment，Key Laboratrry of Plant Nutrition and Agro-environment in North-west China，Ministry of Agriculture and Rural Affairs，Northwest A&F University，，angling Shaan’i712100) Abstract:A lignin degradation strain was screened from the papermarking wastewater and named as BNS.The strainBNS was identified by usingBiolog and16S rRNA the degradation parameters to alkaline lignin were optimized andthedegradation mechanism wasanalyzed'Resultsshowedthatthestrain BNS wasidentifiedas Burkhold=ria cepacia and the GenBank accession number was KY681449.1.The optimal temperature was30C,the optimal pH was9.0foralkalinelignindegradaEionand0.5mmol/LofcopperionsandferrousionscouldenhanceEhedegradaionrate.The degradation process accords with the first order kinetics equation in the range of100-2000mg/L and the degradation rate constants were ranged0.0065-0.0273h—1.Through degradation product analysis the strain BNS crackedthe polymerization structure ofalkalinelignin with own peroxidase system and the degradation mainly occurred in C—C，C—O—C and other parts of benzene rings，and the final degradation products were mainly aldehydesandorganicacids.Keywords:lignin；bacteria；identification；degradation characteristics；products analysis木质素是由愈创木基、紫丁香基和对羟基苯丙烷3种单体通过醚键和碳碳键构成的有机聚合物，是构成木质纤维素的主要组分之一，在植物抵御外界入侵的过程中起到重要作用。
城市园林废弃物中纤维素高效降解微生物菌系的构建
城市园林废弃物中纤维素高效降解微生物菌系的构建随着城市化进程的加速，城市园林废弃物也越来越成为环境保护的一个重要问题。
城市园林废弃物中含有大量的纤维素，这些纤维素对环境造成了负面影响。
如何高效降解城市园林废弃物中的纤维素成为了当前研究的热点问题之一。
为了解决这一问题，科研人员致力于构建纤维素高效降解微生物菌系，以实现城市园林废弃物的有效处理和资源化利用。
纤维素是一种复杂的多糖类物质，主要存在于植物细胞壁中。
其分解需要多种酶的协同作用，这限制了纤维素降解的效率。
构建纤维素高效降解微生物菌系是一项复杂的工程，需要在菌系中引入多种能够分解纤维素的酶，以实现对纤维素的高效降解。
为了保证菌系在多样的环境条件下都能够有效降解纤维素，还需要对菌系进行适应性培养和选育。
在构建纤维素高效降解微生物菌系方面，研究人员可以采用多种方法。
可以通过分离城市园林废弃物中的微生物，筛选出具有纤维素降解功能的菌株，然后通过基因工程技术引入特定的纤维素降解酶基因，构建高效降解菌系。
也可以利用现有的纤维素降解菌株，通过群体选育和代谢工程的方法，增强其纤维素降解能力，构建纤维素高效降解微生物菌系。
在实际应用中，构建纤维素高效降解微生物菌系可以为城市园林废弃物的处理提供一种新的途径。
纤维素高效降解微生物菌系可以加速城市园林废弃物的降解和分解过程，从而减少其在环境中的积累和对环境的影响。
纤维素高效降解微生物菌系可以将城市园林废弃物中的纤维素转化为生物质能源或生物肥料，实现废物资源化利用。
构建纤维素高效降解微生物菌系还可以为城市园林废弃物处理技术的改进和升级提供技术支持。
城市园林废弃物中纤维素高效降解微生物菌系的构建
城市园林废弃物中纤维素高效降解微生物菌系的构建随着城市化进程的加快，城市园林废弃物的处理和利用越来越引起人们的关注。
园林废弃物中的纤维素是一种常见的有机废弃物，其高效降解一直是园林废弃物资源化利用的瓶颈之一。
构建一种能够高效降解园林废弃物中纤维素的微生物菌系对于园林废弃物的资源化利用具有重要意义。
本文将讨论如何构建一种高效降解园林废弃物中纤维素的微生物菌系，以及其在资源化利用领域的应用前景。
一、园林废弃物中纤维素的特点园林废弃物中的纤维素主要来源于树叶、树枝、草木等植物组织，是一种具有广泛分布和丰富资源的有机废弃物。
纤维素是一种多聚糖，由葡萄糖单元组成，其结构复杂，难以降解。
目前，常见的处理园林废弃物的方式包括焚烧、填埋和堆肥。
这些方法存在着能源浪费、环境污染等问题，因此寻找一种高效、环保的方法处理园林废弃物中的纤维素至关重要。
二、微生物降解纤维素的优势微生物降解纤维素是一种经济、环保的方法，其具有以下几点优势：1.高效：微生物具有较高的降解效率，能够将园林废弃物中的纤维素迅速降解为有机肥或生物质能源。
2.环保：微生物降解过程产生的有机物和气体对环境无污染，能够有效减少园林废弃物处理过程中的环境负担。
3.资源化利用：微生物降解产生的有机肥和生物质能源可作为农业生产和能源利用的重要资源，实现园林废弃物的资源化利用。
三、构建高效降解微生物菌系的方法构建一种高效降解园林废弃物中纤维素的微生物菌系是一个复杂而具有挑战性的工程。
一般来说，该工程包括以下几个步骤：1.筛选和鉴定具有纤维素降解潜力的微生物：从土壤、水体、发酵废弃物等环境中筛选具有较高纤维素降解潜力的微生物菌株，并对其进行鉴定和分类。
2.构建菌剂：将筛选和鉴定出的具有纤维素降解潜力的微生物菌株培养、纯化，并构建成具有较高降解能力的菌剂。
3.改良和优化：通过基因工程技术、突变选择、联合培养等手段，改良和优化微生物菌株的纤维素降解能力，提高其降解效率和适应性。
秸秆分解菌的分离和筛选
秸秆分解菌的分离和筛选秸秆分解菌的分离和筛选秸秆是农作物收割后的残余物，由于其含有丰富的纤维素和木质素等有机成分，因此在农业废弃物资源化利用和环境保护方面具有重要意义。
然而，由于秸秆的结构复杂，分解速度较慢，对环境造成了一定的压力。
因此，寻找高效的秸秆分解菌成为了解决这一问题的重要途径。
秸秆分解菌是能够分解秸秆中的有机物质的微生物。
通过分离和筛选这些菌株，可以拓展所利用的菌种资源，进一步加速秸秆的分解过程。
本文旨在介绍秸秆分解菌的分离和筛选方法，并探讨其应用前景。
首先，分离秸秆分解菌的方法有多种。
其中一种常见的方法是通过分离培养基的方法，将秸秆样品接种于含有纤维素、木质素等有机物质的培养基上，利用这些有机物质作为唯一碳源，使得只有具有分解能力的菌株能够繁殖并形成菌落。
通过分离单菌落，筛选出具有高效分解秸秆能力的菌株。
另一种方法则是通过土壤样品的稀释涂布法。
将土壤样品逐渐稀释至一定浓度后，通过涂布于含有秸秆的固体培养基上，利用这些培养基中的有机物质来吸引分解菌进行繁殖。
最后通过分离、纯化单菌落，筛选出具有较高分解能力的菌株。
通过上述方法，分离出的秸秆分解菌株可以进行进一步的筛选。
在进一步筛选中，可以通过测定菌株的纤维素酶和木质素酶活性来评估其分解能力。
纤维素酶是一种能够水解秸秆中纤维素的酶，而木质素酶则能够降解秸秆中的木质素。
因此，菌株产生越多的纤维素酶和木质素酶，其分解能力就越强。
此外，还可以通过测定菌株对不同种类秸秆的分解情况来评估其适应能力。
由于不同种类的秸秆成分有所差异，因此对多种秸秆的分解能力较强的菌株，其分解能力更全面有效。
最后，根据筛选得到的菌株的特性，可以研究和开发相应的应用技术。
例如，可以将这些菌株制备成发酵剂，应用于农业废弃物的处理过程中，加速秸秆的分解和降解。
同时，可以进一步优化培养条件和发酵工艺，提高发酵效率和废弃物资源的利用率。
综上所述，秸秆分解菌的分离和筛选是利用微生物资源实现秸秆高效分解和资源化利用的重要途径。
堆肥用木质纤维素降解菌筛选技术规程
堆肥用木质纤维素降解菌筛选技术规程堆肥用木质纤维素降解菌筛选技术规程一、概述本技术规程适用于堆肥中的木质纤维素降解菌的筛选，旨在提高堆肥过程中木质纤维素的降解效率，加快堆肥的成熟度。
二、原材料1. 堆肥原料：任何含有木质纤维素的堆肥原料，如柿子皮、玉米秸秆、豆腐渣、鸡粪等。
2. 周转土壤：适当数量的质量稳定的土壤，用于混合筛选后的菌株以促进其生长繁殖。
三、筛选工艺1. 采集样品：从堆肥中采集样品，将其放入无菌的容器中保存备用。
2. 建立简单培养基：选择含有纤维素的培养基，如CMC-Na、微晶纤维素等，加入必要的营养物质，如氮源、无机盐等。
对于难以发酵的样品，可以采用先采用酸或碱法降解后，再加入培养基。
3. 接种菌株：将采集到的样品转移到培养基中，进行菌株接种。
4. 筛选菌株：在温度为25-35摄氏度，pH在6.5-7.5的条件下，进行连续传代或称呼吸发酵，筛选出挥发脂肪酸和酶活性高且能很好地降解纤维素的菌株。
5. 培养单一菌株：将所得到的优良菌株进行单一化处理，并进行在基于液体培养基中大量生产。
四、生产应用1. 生产培养液：利用大质量生产的单一菌株，生产木质纤维素降解菌培养液。
2. 将所获得的菌株加入堆肥中：根据堆肥原料的特点，适当调整降解菌添加量，加入筛选得到的木质纤维素降解菌到堆肥中，加速堆肥的成熟过程，提高堆肥品质。
3. 将获得的菌株应用于生物质降解和生物质转化工程：将所获得的菌株应用于生物质能源开发，例如生物乙醇和生物柴油的生产，从而实现木质纤维素的高效利用。
五、质量控制要求1. 筛选得到的优良菌株应符合菌种鉴定标准，如生物特性、代谢途径、遗传特性等。
2. 优良菌株的筛选应该有重复性和可重复性，同时筛选得到的菌株应该色泽正常，存活率高。
3. 如果需要将筛选得到的菌株应用于生物质能源开发，应对所得到的菌株进行基因治疗，减少或消除对人体或环境的潜在危害，以保证其应用安全性和环保性。
六、安全措施1. 实验室操作过程中，应注意微生物的无害化处理和卫生管理，进行废弃物和培养基的规范处理。
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第 ３期
康 跃，等：园林废弃物木质素降解真菌的筛选、鉴别及其能力研究
８１
态发酵 材 料 均 取 自 北 京 林 业 大 学，包 括 冬 青 卫 矛 （ＥｕｏｎｙｍｕｓｊａｐｏｎｉｃａｓＴｈｕｎｂ．）枝 和 叶、圆 柏 （Ｓａｂｉｎａ ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ（Ｌ．）Ａｎｔ．）枝和叶及连翘（Ｆｏｒｓｙｔｈｉａｓｕｓｐｅｎ ｓａ（Ｔｈｕｎｂ．）Ｖａｈｌ）枝叶。 １．２ 培养基
活力变化及其对不同园林废弃物中木质素的降解能力。［结果］从经过堆肥处理的园林废弃物中共挑选出真菌
１８株，筛选出 １株高效的木质素降解真菌，编号为菌株 Ｎｏ．１１，经鉴定该菌株为构巢曲霉（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓｎｉｄｕｌａｎｓ
（Ｅｉｄａｍ）Ｇ．Ｗｉｎｔｅｒ）。以冬青卫矛叶、冬青卫矛枝、圆柏叶、圆柏枝、连翘枝叶为底物的模拟固态发酵的漆酶酶活
马丁氏培养基、ＰＤＡ固体培养基、ＰＤＡ液体培 养基 。 ［１８］ １．２．１ ＰＤＡ苯胺蓝培养基 马铃薯浸提液 １Ｌ（取 去皮马铃薯 ２００ｇ，切成小块，加水 １Ｌ煮沸 ３０ｍｉｎ， 滤去马铃薯块，加蒸馏水将滤液补足至 １Ｌ），葡萄糖 ２０ｇ，琼脂 １５ｇ，苯胺蓝 ０．１ｇ，自然 ｐＨ。 １．２．２ ＰＤＡ愈创木酚培养基 马铃薯浸提液 １Ｌ （同 １．２．１节）、葡萄糖 ２０ｇ、琼脂 １５ｇ、愈创木酚 ０．１ ｍＬ，自然 ｐＨ。 １．２．３ 液体培养基 ＫＨ２ＰＯ４１ｇ，ＭｇＳＯ４·７Ｈ２Ｏ０５ ｇ，蛋白胨 ５ｇ，葡萄糖 １０ｇ，水 １０００ｍＬ，自然 ｐＨ。
质素的影响作用尤甚［１１］。漆酶、锰 过 氧 化 物 酶［１２］ 和木素过氧化物酶［１３］是主要的降解酶类型，酶系对 木质素 降 解 的 机 理 已 有 报 道［１４］。有 研 究 表 明，细 菌、真 菌 对 木 质 素 的 降 解［１５］及 加 速 堆 肥 达 到 腐 熟［１６］都具有 重 要 影 响。 木 质 素 降 解 细 菌 的 菌 种 筛 选研究较多，然而，目前对木质素降解真菌的研究主 要集中 在 白 腐 菌 类，其 他 种 属 真 菌 的 研 究 相 对 较 少［１７］，菌种资源库亟待扩充。
本研究以北京地区收集的经过堆肥处理的园林 废弃物为材料，从中筛选高效的木质素降解菌，对其 进行分子生物学鉴定，并对其降解不同种类的园林 废弃物效果进行研究，以期为提高园林废弃物利用 率提供优质的菌株资源。
１ 试验材料
１．１ 园林绿化废弃物材料 前期筛选目标菌株所用堆肥材料和后期模拟固
收稿日期：２０１８０９２６ 修回日期：２０１９０１１４ 基金项目：林业公益性行业科研专项（２０１５０４２０５） 通讯作者：李素艳，教授．Ｅｍａｉｌ：ｌｉｓｕｙａｎ＠ｂｊｆｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
林 业 科 学 研 究 ２０１９，３２（３）：８０ ８７ ＦｏｒｅｓｔＲｅｓｅａｒｃｈ
ＤＯＩ：１０．１３２７５／ｊ．ｃｎｋｉ．ｌｙｋｘｙｊ．２０１９．０３．０１１
园林废弃物木质素降解真菌的筛选、 鉴别及其能力研究
康 跃，李素艳，孙向阳，龚小强，余克非，蔡琳琳，王 琳
（北京林业大学林学院，北京 １０００８３）
２ 试验方法
２．１ 菌株的富集纯培养 取 １．０ｇ前期用于筛选菌株的园林废弃物堆肥
材料，置于装有 ９９ｍＬ无菌水的 ２５０ｍＬ三角瓶中， 在 １８０ｒ·ｍｉｎ－１，２８℃的条件下振荡 ３０ｍｉｎ，使样品 分散成均匀的悬液，悬液浓度为 １０－２ｇ·ｍＬ－１。取 １ ｍＬ悬液进行梯度稀释，得到浓度分别为 １０－３、１０－４、 １０－５、１０－６ ｇ· ｍＬ－１的稀释 液，分 别取每个浓度 稀释 液 １ｍＬ在马丁氏培养基上进行涂布培养，于恒温培 养箱 ２８℃培养 ３ｄ，根据菌落的形态指标 （包括颜 色、大小、边 缘 规 整 程 度、表 面 纹 饰 ）挑 取 不 同 的 菌 落，用接种针挑取后划线培养于 ＰＤＡ培养基中，经 多次平板划线分离后，获得某一菌株的纯培养菌株。 ２．２ 木质素降解菌株的筛选
摘要：［目的］为获得能够高效降解园林废弃物的真菌并研究其降解能力，从经过堆肥处理的园林废弃物中分离
和筛选出 １株木质素降解能力较强的真菌。［方法］经过形态分析、ＩＴＳ分子序列分析，构建系统发育树，鉴定出
该株木质素降解真菌种属，并利用该菌株进行固态发酵实验，研究其在固态发酵过程中漆酶、锰过氧化物酶的酶
力峰值分别为 ３８８．７、３２６．３、４６１．４、３４２．７、５８８．５Ｕ·Ｌ－１，锰过氧化物酶酶活力峰值分别为 １３８．３、１２１．１、１０４．６、
１２８．６、７３．３Ｕ·Ｌ－１。添加菌株 Ｎｏ．１１使冬青卫矛叶、冬青卫矛枝、圆柏叶、圆柏枝、连翘枝叶 ４０ｄ后木质素降解
率分别提高了 ２０．４０％、２２．４４％、２９．９０％、２５．２８％、１５．７７％。［结论］筛选出的构巢曲霉对北京地区常见园林废
弃物冬青卫矛、圆柏和连翘枝叶中的木质素具有较好的降解能力，在降解园林废弃物方面可能更具有优势。
关键词：园林废弃物；木质素降解真ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ；酶活力；固态发酵
中图分类号：Ｓ７１８．８
文献标识码：Ａ 文章编号：１００１１４９８（２０１９）０３００８００８
园林废弃物主要包括人工修剪的枝叶和草坪 草、自然生长的杂草、自然掉落的枯枝落叶［１］，其主 要有机成分包括木质素、纤维素、半纤维素等［２］。随 着生态文明建设的开展和城市绿化覆盖率的提高， 城市中待处理的园林废弃物数量猛增，已成为城市 第二大固体废弃物［３］，２０１７年北京市年产园林废弃 物已经达到 ６００万吨［４］。堆肥处理等园林废弃物资 源化利用是解决该问题的重要途径，堆肥处理可以 将园林废弃物转化为有机肥料、栽培基质等产品，同 时这些产品对提高土壤肥力、改善土壤物理结构［５］、 促进植物生长［６］以及延缓土壤重金属污染等方面有 重要作用［７］。有关堆肥的研究集中在调节 Ｃ／Ｎ［８］、 堆肥过程控制［９］及外源添加物改良园林废弃物堆肥 品质［１０］等方面；但园林废弃物堆肥木质素降解周期 长、木质素降解率不高等问题依旧存在，如何加快木 质素降解成为关键问题。木质素、纤维素及其二者 的复合体是限制堆肥快速腐熟的关键因素，其中，木