农业废弃物降解菌研究进展

吴柳燕 付莉 付品 朱佳敏 杨霞

摘要 我国是一个农业大国，每年要产生大量的农业废弃物，由于废弃物的利用率很低，被随意排放在环境中或丢弃在田间地头，造成了资源浪费和环境污染。而降解菌的利用可以加速废弃物的降解而提高利用率，因此农业废弃物降解菌的研究成为一个新方向。该文从秸秆、食用菌菌渣、畜牧粪便和核桃青皮等方面介绍了农业废弃物降解菌的研究进展。

关键词 农业废弃物;降解菌;利用率

中图分类号：S682.3 文獻标识码：A 文章编号：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

农业废弃物是指在农业生产、加工和畜牧养殖等过程中产生的废弃物，如农作物秸秆、菌渣、甘蔗渣和畜牧粪便等。我国是一个农业大国，每年产生大量的废弃物，如能得到有效的开发利用，既可以节约资源，又能够产生极大的经济效益。但由于自然降解速度慢，其中大部分没有得到充分利用，被随意丢弃在田间地头或向环境中排放，造成了资源浪费和环境污染。在发展中国家，农业废弃物作为能源更具吸引力。近年来，农业废弃物的利用越来越受到广泛的关注，也使降解菌的研究越来越多。

1 农作物秸秆降解菌的研究进展

我国是一个农业大国，农作物产量很高，随之产生了大量农作物秸秆，而秸秆含有大量木质纤维素，自然降解速度慢，被随意丢弃在田间或被大量焚烧处理，不仅污染环境，导致土壤板结，而且造成资源浪费。所以利用降解菌降解秸秆，可使秸秆快速降解得以充分利用，不仅能使秸秆还田提高土壤质量，而且也能保护环境。

李鹤等[1]研究表明施用菌剂的玉米秸秆的纤维素、半纤维素和木质素的降解率明显高于无菌对照，同时结合电镜扫描的结果显示，菌株对秸秆的降解从内部开始进行，然后使整个秸秆组织结构呈现松散状态，施用混合菌剂处理的玉米秸秆对结构的破坏程度较高。而且单一菌株的降解效果低于混合菌的降解效果，这是由于菌株之间的相互作用促进纤维素酶、木质素酶等活性。

王振忠等[2]对秸秆还田进行研究发现，秸秆还田使土壤N、P、K含量、腐殖质和有机质含量增加。谢茂芳等[3]研究发现在秸秆降解过程中不光有纤维-木质素降解菌，还有果胶降解菌，果胶降解菌在秸秆降解过程中占有重要地位。张电学等[4]通过对未施加秸秆降解菌剂与施加秸秆降解菌剂的对比，得出施加降解菌剂的试验组土壤养分含量有所提高，产量也有所增加。

顾玉珍[5]研究发现施用秸秆降解菌能够加快秸秆降解，并且在秸秆还田的过程中，施加菌剂能够增加土壤转化酶、纤维素酶、多酚氧化酶和脲酶的活力[6-7]。张春霞等[8]对秸秆还田对土壤肥力影响的研究表明，长期使秸秆还田不仅有利于增加土壤有机质含量，而且还可以增加土壤含氮量。刘世平等[9]连续3年对秸秆还田的研究表明，土壤中有机质、全氮等含量较无秸秆还田有明显增加。

2 食用菌菌渣降解菌的研究进展

菌渣是栽培食用菌所剩下的固体废物，含有丰富的粗纤维、多糖、蛋白质，以及Ca、Mg、Zn等矿物质元素。我国是食用菌栽培大国，每年产生大量的食用菌菌渣，这些菌渣含有大量的粗纤维[10]，再利用困难，如果被随意丢弃会造成环境污染和资源浪费。食用菌菌渣若能进行再利用，可以制作成生物有机肥或某些菌菇的菌袋等，不仅节约资源，还可以创造巨大的经济效益。但目前食用菌菌渣降解方面的报道较少。

刘晓梅[11]筛选出高效的菌渣降解菌，接种微生物复合菌剂可以有效促进菌渣的发酵进程，加入菌剂可以加快堆体升温，减小堆体温度变化，缩短发酵时间，加快对含氮有机物的分解，产生氨，使pH升高，从而提高堆肥初期的微生物群体数量，增强微生物的降解活性。童江云等[12]研究发现混合菌株能有效提高降解菌的酶活性，细菌与真菌混合发酵可以快速提高酶活性，可能是由于胞内酶与胞外酶的协同作用加速了菌渣的降解。

张静晓[13]发现在腐熟堆肥中加入纤维素降解菌剂能有效提升和延长菌渣堆肥高温期的温度，减少氮素损失，增加有机氮含量，具有固氮作用。在堆肥过程中氨化菌是氮素转化微生物中数量最多的，谢小林等[14]的试验结果表明，绿色木霉菌和潮湿纤维单胞菌混合接种在滤纸崩解培养基和产酶培养基中，2个培养基中的酶活性都高于单一菌株。

3 畜牧粪便降解菌的研究进展

我国人口众多，对畜牧产品需求量很大，畜牧业迅速发展，产生了大量的畜牧糞便。如果被随意地排放在环境中，会造成极大的污染，危害生态环境，因此畜牧粪便再利用被广泛关注。畜禽粪便富含大量的有机质和养分，还含有Fe、S、Cu、Mg、Zn等微量元素。可制造有机肥或复合肥。运用在农业中不仅可以给农作物提供养分，还可以增加土壤透气性、透水性，使土壤变得松软，促进有益微生物活动，增加土壤的有机物质和养分。

目前，关于在猪粪腐熟发酵中加入降解菌的研究较多。曾晰菀[15]从几种粪便腐熟物中分离得到高温降解菌，其中细菌是优势菌，并将各种菌株进行复配组合，复配菌剂能有效除臭保氮，提交粪便腐熟的效率，是一种高效的降解菌。而对牛粪降解微生物的研究不多，已有的研究主要是针对牛粪中纤维素的降解，到目前为止已筛选出多种纤维素降解菌，并确定了最适降解条件，大大加快了牛粪的腐熟堆肥时间。邓辉[16]发现在牛粪堆肥中放线菌，如拟诺卡氏菌、高温放线菌等能有效降解纤维木质素，并对其降解作用和机理进行了说明。冷艳[17]指出降解耗牛粪是多种菌协同作用的结果，不同环境、不同条件都会影响微生物的降解功能、产酶能力、酶活及与底物的反应情况。李瑜等[18]从青海耗牛粪自然堆肥中分离得到几种高效降解菌，并对几种降解菌进行复配，确立了复配比例和最佳降解条件。

4 核桃青皮降解菌的研究进展

我国核桃栽培面积居世界首位，核桃青皮含有多种生物碱（约0.7%）、胶质（约1.7%）、多酪类、黄酮类、单宁类、香豆素、衹类、酱类和有机酸物质等多元有机化合物，因此具有一定的植物源农药活性。堆置在野外的核桃皮经雨水漫泡后，浸出液流入江、河、湖泊中，将使河水变黑，鱼、虾全被毒死，对水体造成严重污染。青皮中的纤维木质素含量高，碱性较强，在自然界中青皮降解速度慢，不易腐烂。任意堆放的核桃青皮，不仅严重污染水体和环境，堆置在地里还会导致农作物（甚至杂草）难以生长。研究发现，核桃青皮质地松软，有机质含量高，干青皮含纤维素约17%，木质素约43%，同时还含有较高的K、Ca、Fe、Mn、Zn、Mg、CU等微量元素。目前核桃青皮主要是制作机制木炭和利用其某一方面的生物活性，但未能从根本上解决污染问题，且利用率不高，不能真正发挥核桃青皮的应用价值。目前，国内外对核桃青皮的堆肥、抗菌活性、杀虫活性方面的研究有一定进展，但对核桃青皮降解菌的研究不多。梁林波等[19]研究发现，在核桃青皮堆肥过程中加入微生物发酵菌剂能使堆肥温度升高，大大缩短堆肥时间，加快核桃青皮的堆肥腐熟。

5 展望

农业废弃物主要包括植物纤维性废弃物和畜禽粪便2类，含有丰富的有机质，大量研究表明将其降解后可作为生物有机肥、饲养牲畜的粗饲料和沼气燃料等，具有广阔的研究空间和应用前景。但农业废弃物自然降解速度慢，如果不加以处理就直接排放或丢弃在自然界中，会造成资源浪费和环境污染。如果加以处理再利用，不仅能减少垃圾排放，保护环境，而且能带来巨大的财富。通过对农业废弃物降解菌的开发利用，使秸秆和粪便等废弃物能快速降解，提高废弃物利用率，增加其工业附加价值，从而增加农民收入，并提高农民从事农业生产的积极性。

参考文献

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[2] 王振忠，李庆康，吴敬民，等.稻麦秸秆全量直接还田技术对土壤的培肥效应[J].江苏农业科学，2000，（4）：47-49.

[3] 谢茂芳，吴坤，薛保国.参与玉米秸杆降解的真菌类型研究[J].河南农业科学，2012，41（12）：81-84.

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[10] 孙建华，袁玲，张翼.利用食用菌菌渣生产有机肥料的研究[J].中国土壤与肥料，2008（1）：52-55.

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[18] 李瑜，王琦，陈五岭.牛粪堆肥高效降解菌的筛选及复合微生物菌剂的制备[J].安徽农业科学，2008，36（35）：15653-15655.

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责任编辑：李杨