菌糠作为微生物肥料载体的研究

农业环境科学学报 2008,27(2):787-791 JournalofAgro-EnvironmentScience 摘 要:以不同粒径菌糠为载体,接种 1株根瘤菌(分离自苜蓿根际)和 3株溶磷菌(2株分离自苜蓿根际、1株分离自小麦根际) 制作微生物肥料。以泥炭为对照,通过测定载体吸水率、不同保存期有效活菌数及保存40d时的种子发芽指数,探讨了未经堆肥腐 熟处理的菌糠直接作为微生物肥料载体的可行性。结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明,第 75d时,菌种 S7在菌糠 1和菌糠 2上的数量分别高于对照 CK 5.1×102和 1.6×103倍;P170在菌糠 1和菌糠 2上的数量分别高于 CK1.9×104和 4.2×104倍;P191在菌糠 1和菌糠 2上的数量 分别高于 CK9.3×102和 4.6×103倍;菌种 P92在菌糠 1和菌糠 2上的数量分别高于 CK7.7×102和 1.8×104倍;在第 135d时,菌 糠菌肥的有效活菌数仍在 108个·g-1以上,高于泥炭对照;不同菌种对菌糠粒径要求不同;用浸提液培养苜蓿种子 60h之后,各处 理种子发芽指数均高于80%,初步认为该肥料浸提液对植物无毒性。未经堆肥腐熟处理的菌糠作为微生物肥料的载体是可行的。 关键词:微生物肥料;载体;菌糠;有效活菌数;发芽指数;植物毒性 中图分类号:X712 文献标识码:A 文章编号:1672-2043(2008)02-0787-05 收稿日期:2007-05-25 基金项目:甘肃省中青基金 (3YS061-A25-021);甘肃省科技攻关项目 (2GS035-A41-001-04);甘肃农业大学创新基金 (GAU- CX0501);草业科学国家级重点学科学术骨干科研(Cy-GG- 2006-02) 作者简介:刘雯雯(1983—),女,硕士研究生,研究方向为草地应用微 生物及生物肥料。 联系人:姚 拓 E-mail:gsyaotuo@hotmail.com 菌糠作为微生物肥料载体的研究 刘雯雯,姚 拓,孙丽娜,苑力辉 (甘肃农业大学草业学院,甘肃 兰州 730070) TheFeasibilityofSpentMushroomSubstrateasaKindofMicrobialFertilizerCarrier LIUWen-wen,YAOTuo,SUNLi-na,YUANLi-hui (CollegeofGrasslandScience,GansuAgriculturalUniversity,Lanzhou730070,China) Abstract:Experimentswereconductedtodetectwhetherspentmushroomsubstrate(SMS,theresidualsubstrateafterediblefungicultiva- tion)couldbecarrierformicrobialfertilizerbyinoculatingfourplantgrowthpromotingrhizobacterial(PGPR)strainsonit.Waterabsorbing capability,PGPRnumbersindifferentstagesafterinoculatingandalfalfaseedsgerminationindexweremeasured.Theresultsshowedthatthe 6mmSMShadthelargestcapabilityofwaterabsorbing,whichmeantitwasabettersurvivalenvironmenttoeffectivestrains.Thenumbersof thosestrainsonSMSwereobviouslylargerthanonpeatandrhizobiaS7,phosphate-solubilizingbacteria170,phosphate-solubilizingbacte- ria191,phosphate-solubilizingbacteria92onSMSincreasedby5.1×102~1.6×103,1.9×104~4.2×104,9.3×102~4.6×103,7.7×102~1.8×104 timesthantheirnumbersonpeat(control),respectively.ThephytotoxicityofSMSwasmeasuredwithgerminationindex(GI)ofalfalfaseeds thatwereculturedinthesolutionofmicrobialfertilizermadebySMS.TheresultsindicatedthatalloftheGIswereabove80%andthesolu- tioncouldbebeneficialtoplantseeddevelopmentbutnophytotoxicity.Therefore,SMSwouldbeanidealcarrierformicrobialfertilizer. Keywords:microbialfertilizer;carrier;spentmushroomsubstrate(SMS);germinationindex;phytotoxicity 随着世界经济的飞速发展,石油等矿物性燃料的 消耗量与日俱增,由此引发的能源危机极大地冲击着 化肥工业,并且化肥的大量生产和使用危害生态环境 平衡和人类健康,人类不得不寻找有效的化学肥料代 替品。而微生物肥料具有肥效高、无毒、可再生的特 点,且不以消耗大量能源和牺牲生态环境为代价,与 现代农业所倡导的生态农业、有机农业相吻合,无疑 是化学肥料较好的代替品。 目前市场上的微生物肥料载体有蛭石、珍珠岩、 泥炭及一些腐熟的有机肥等,其中以泥炭最为普遍。 而泥炭是在特殊的沼泽湿地环境下,植物残体经过复 杂的极其缓慢的生化作用,逐渐累积并泥炭化而形成 的。其作为一种天然矿产资源具有短期不可再生性, 在我国主要分布于若尔盖高原、云贵高原、长白山和 大小兴安岭山脉等生态功能极为重要的水源涵养 地[1]。长期以来,泥炭资源开采为各地政府带来可观经 济效益的同时,也造成了生态环境的极大破坏,并且 2008年3月 表1载体吸水率 Table1Thewaterabsorbingcapabilityofdifferentcarriers 对于微生物肥料的商业化生产来说成本较高。能否 找到一种更为环保经济的载体,已成为微生物肥料生 产中的突出问题之一。 菌糠是食用菌生产后的剩余废料,由于我国食用 菌总产量和总出口量已跃居世界第一,每年产生的菌 糠至少有400万t[2]。处理菌糠的传统方法是丢弃或燃 烧,不但造成资源浪费,同时导致霉菌和害虫滋生,空 气中有害孢子和害虫的数量增加,从而造成环境污 染[2]。因此如何有效利用食用菌菌糠,将其变废为宝, 已成为亟待解决的问题。本研究以减少环境污染、节 约资源和降低生产成本等为出发点,对比 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 菌糠替 代泥炭作为微生物肥料载体的可行性,以期为菌糠废 物再利用及节约泥炭资源另辟蹊径。 1 试验材料与方法 1.1试验材料 菌糠:采收完平菇后的新鲜菌糠,主要成分为棉 籽壳及菌丝,其理化性状为:pH值 6.56、有机质 44.5%、全N1.58%、C/N28∶1。粉碎至不同粒径,分别 为:菌糠1(粒径<2mm)和菌糠2(粒径<6mm)。 菌株:3株溶磷菌 P191(分离自小麦根际)、P92 和 P170(分离自苜蓿根际)和 1株根瘤菌 S7(分离自 苜蓿根际)。以上菌株由甘肃农业大学草地微生物多 样性实验室提供。 1.2试验方法 菌糠处理:将采收平菇后的新鲜菌糠自然风干, 粉碎过筛。121℃灭菌2h(重复间歇灭菌,每次1h)。 试验 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 :设置 3个处理:泥炭、菌糠 1(粒径<2 mm)、菌糠 2(粒径<6mm)。每个处理分别接种 S7、 P170、P191和P92菌种。 载体吸水率测定[3]:在无菌条件下将菌液与各载 体充分混匀,逐次加入菌液,每次5mL。直至载体湿 润,并保持疏松不结块。以100g载体(保持湿润疏松 状态)所含的最大菌液量为载体吸水率。 菌肥制作及有效活菌数测定[4、5],菌种纯化之后进 行扩大培养,固体和液体培养基均为LB培养基[4]。扩 大培养 24h后,在波长 660nm下测定 OD值(OD 值>0.5即活菌数>108),并用无菌水调节使各处理OD 值相同。每处理载体50g,无菌水70mL,接入菌种培 养液5mL,混匀、封口。自封袋表面用灭菌针均匀扎 若干个通气孔,再套一层自封袋同样扎若干个通气 孔。将其在 28℃下培养7d之后置于常温干燥阴凉 处。然后每隔 15~20d用平板计数法进行活菌数测 定,共测定135d。 发芽指数(GIGerminationIndex)测定:将保存 40d的菌肥与蒸馏水按照 1∶10的比例混合,200r· min-1振荡浸提 1h,静置澄清后,将浸提液稀释制成 不同体积分数 (浸提液体积/稀释后体积),分别为 100%、50%、25%和 10%。将破除硬实之后的苜蓿种 子置于150mm培养皿中,每皿25粒,加入不同浓度 的浸提液8mL。以蒸馏水为对照,每皿3个重复置于 20℃暗培养箱中,进行发芽试验。分别在第36h、60h 测定发芽率及根长。GI(%)=(处理的种子发芽率×种子 根长)/(对照的种子发芽率×种子根长)×100[6]。 2 结果与分析 2.1不同载体吸水率 载体的吸水能力是反映菌肥质量的一个重要指 标[3],吸水能力强的载体能够在较长时间段内为附着 在其上的微生物提供较为湿润的生存环境,意味着菌 肥保存期延长。 从表1可以看出,3种载体的吸水能力大小依次 为,菌糠 2>菌糠 1>泥炭。由于泥炭密度大,孔隙度 小,故吸水量小。菌糠的主要成分为棉籽壳及真菌菌 丝,质轻,密度小,粒间孔隙度大,故有较强吸附能力。 不同粒径菌糠吸附率不同,大粒径菌糠吸水能力高于 小粒径。 2.2有效活菌数的变化 在考虑吸水能力的同时还应考虑菌种的释放率, 即菌剂真正能够释放出来的活菌数。微生物肥料中有 效活菌的数量是微生物肥料质量好坏的关键指标。据 中华人民共和国农业行业标准:微生物肥料NY227- 94规定,固体菌剂中有效活菌数不得少于1×108～3× 108个·g-1[7]。本研究对菌糠作为微生物肥料载体有效 �����/% �� �� 1 �� 2 �� 3 � �� � 1���<2 mm� � 2���<6 mm� 35 70 80 40 70 80 35 75 80 36.7 71.6 80.0 刘雯雯等:菌糠作为微生物肥料载体的研究788 第27卷第2期 农 业 环 境 科 学 学 报 活菌的数量测定结果见图1~4和表2。 对不同时期菌肥中有效活菌数量测定可以看出, 各菌种在不同载体上的数量发生了较为明显的变化, 总体而言,各载体至少在135d保存期内都能够使有 效活菌数保持在109个·g-1以上,并且各菌种在菌糠 上的生长均优于泥炭。对菌肥保存第75d和135d的 有效活菌数进行分析(表 2)发现,以菌糠作为载体的 菌剂与泥炭载体差异显著。例如,第75d时菌种S7 在菌糠1和菌糠 2上的数量分别高于 CK5.1×102和 1.6×103倍;P170在菌糠 1和菌糠 2上的数量分别高 于 CK1.9×104和 4.2×104倍;P191在菌糠 1和菌糠 2 上的数量分别高于 CK9.3×102和 4.6×103倍;菌种 P92在菌糠1和菌糠2上的数量分别高于CK7.7×102 和1.8×104倍。 此外,不同菌种在不同时期对载体孔隙度要求也 不同,P170在菌糠 1(粒径<2mm)上存活菌数较高, 而其他3个菌种在菌糠2(粒径<6mm)上存活能力较 强。可见,P170对载体的透氧性能要求较高。 研究发现(图1~图4),4个菌种在泥炭上的生长 较为平稳,而在菌糠上均有一至两个生长高峰,这是 因为:微生物与有机物料的相互作用是一种由微生物 起主导作用的氧化还原反应,其中有机物为电子供 体,O2为电子受体,生成的NH4+为微生物细胞合成的 氮源,当作为电子供体的有机物料中易降解有机质含 量比较丰富,氧气等其他条件适宜的情况下,微生物 大量繁殖,从而造成这种数量突然剧烈增加的现象, 之后难降解有机质开始缓慢降解,微生物数量保持在 一个较稳定的水平[8];而泥炭易降解有机质不如菌糠 丰富,因而营养物质的释放比较缓慢。 微生物肥料作为一种含活体微生物制剂,其产品 的保存期受到很多因素的影响,诸如产品的发酵工 艺,载体的性质与灭菌程度、方式、产品的保存条件 等,其中载体的性质起关键作用。菌糠的有机物含量 在40%以上,C/N为25~30,呈微酸性,这与微生物生 长的适宜条件耦合。与泥炭载体相比较来说,菌糠具 有有机物含量高,能够为菌种生长提供更多有机质的 特点。但是在为目标菌种提供良好生存条件的同时, 如果保存不当也易为杂菌污染提供机会。因此菌糠菌 剂的保存期不宜过长, 建议 关于小区增设电动车充电建议给教师的建议PDF智慧城市建议书pdf给教师的36条建议下载税则修订调整建议表下载 4~5个月。 2.3植物毒性 为了解以菌糠为载体的菌肥浸提液对种子发芽 的影响,本研究用保存至40d的菌肥进行了发芽指 数测定,结果见图5。 15d 35d 55d 75d 105d 135d t/d 图1S7在不同载体上的数量变化 Figure1ThenumberofstrainS7indifferentcarriers 17.0 15.0 13.0 11.0 9.0 7.0 泥炭 菌糠1 菌糠2 15d 35d 55d 75d 105d 135d t/d 图2P170在不同载体上的数量变化 Figure2ThenumberofstrainP170indifferentcarriers 图3P191在不同载体上的数量变化 Figure3ThenumberofstrainP191indifferentcarriers 17.0 15.0 13.0 11.0 9.0 7.0 泥炭 菌糠1 菌糠2 15d 35d 55d 75d 105d 135d t/d 17.0 15.0 13.0 11.0 9.0 7.0 15d 35d 55d 75d 105d 135d t/d 图4P92在不同载体上的数量变化 Figure4ThenumberofstrainP92indifferentcarriers lg /c fu · g- 1 lg /c fu · g- 1 lg /c fu · g- 1 789 2008年3月 �����/cfu�g�� �� � 75 d 135 d S7 � CK �� 1 �� 2 1.7×10��cB 8.6×10��bAB 2.8×10��aA 2.2×10�cA 9.5×10��bA 4.0×10��aA P170 � CK �� 1 �� 2 3.1×10�cB 5.9×10��bA 1.3×10�aA 1.7×10�cC 5.6×10��aA 6.8×10��bB P191 � CK �� 1 �� 2 2.8×10��cC 2.6×10��bB 1.3×10�aA 1.8×10�cB 3.2×10��bB 2.7×10��aA P92 � CK �� 1 �� 2 4.4×10�cB 3.4×10��bB 8.1×10��aA 5.8×10�cB 4.2×10��bB 2.3×10��aA V:为浸提液体积;Vw:为稀释后总体积,下图同。 表2 菌种在载体上的数量变化 Table2 Thenumberofstrainsindifferentcarriersatdifferentstages 注:各处理间字母相同表示差异不显著,大写字母表示显著水平为0.01,小写字母表示显著水平为0.05。 结果表明,处理36h后,除了P170菌肥100%浸 提液的种子发芽指数在50%~80%之间,其余均高于 80%;60h之后,仍然是170菌肥100%浸提液的发芽 指数在80%~100%之间,其余均高于100%;甚至大部 分处理远高于清水对照(发芽指数为 100%),表明在 培养后期,浸提液对苜蓿种子生长有一定的促进作 用。此外,处理60h后,苜蓿种子发芽指数比在36h 培养时明显提高。这是因为在与菌糠的相互作用过程 中,微生物利用载体中丰富的碳源和氮源进行生长繁 殖,将有机氮转变为NH4+-N,NH4+-N的积累过多会 对植物生长产生抑制作用[11];而随着培养时间的延 长,NH4+-N转变为NH3散逸到空气中,这种抑制作用 不再存在。发芽指数随着浸提液浓度的降低而升高, 可能是由于高浓度溶液中盐浓度较高的缘故。但是菌 肥施量一般为0.5~1.5kg·hm-2,氨及可溶性盐的积累 量相对于施用面积来说是微不足道的,因而在实际生 产中不会对种子发芽产生影响。并且有研究证明,食 用菌菌丝在生长过程中能够产生一些有利于植物生 长的激素。日本利用食用菌废料提取植物激素,使大 豆茎叶茁壮,抗病力强,增产2.6倍[12]。 将秸秆、畜禽粪便、酒厂糖厂废渣、生活垃圾等进 行处理之后,作为肥料的报道非常多见。有研究表明, 不完全腐熟的有机物料对植物生长产生不同程度的 抑制作用。本试验采用的原料为未经腐熟处理的平菇 菌糠,这种材料是否会与供试菌种相互作用产生一些 不利于植物生长的物质,对于这一问题,需要试验证 明。种子发芽指数是评价植物毒性的有效指标,通过 对种子一定时间内的发芽率和种子根长的测定,可以 有效地判定肥料浸提液是否会对植物生长产生毒害 S7 170 191 92 140 120 100 80 60 40 100% 50% 20% 10% 浸提液体积分数/% V/Vw 36h 60h S7 170 191 92 140 120 100 80 60 40 100% 50% 20% 10% 浸提液体积分数/% v/vw 图5不同浓度菌肥浸提液对苜蓿种子发芽指数(%)的影响 Figure5Germinationindex(%)ofalfalfaseedafterculturing 36hand60htreatedwithmicrobialfertilizersolution 发 芽 指 数 ( G I) /% 发 芽 指 数 ( G I) /% 刘雯雯等:菌糠作为微生物肥料载体的研究790 第27卷第2期 农 业 环 境 科 学 学 报 作用。Zucconi认为,发芽指数高于50%就可被植物接 受,即基本没有毒性[9];钱学玲等认为:发芽指数达到 80%以上时,有机物料对植物无毒性[10]。由此可认为 该肥料浸提液对植物无毒性。 3 结论与讨论 本研究结果显示菌糠是比较好的可代替泥炭的 微生物肥料载体。它对4个试验菌种不仅有较好的吸 附能力和释放能力,而且也具有很好的扩大培养能 力。但是由于各种微生物的特性不同,其耗氧能力也 各不相同,从而对载体的粒径有不同的要求。P170在 菌糠 1(粒径<2mm)上的存活菌数较高,而其他菌种 在菌糠2(粒径<6mm)上存活能力较强。 微生物在载体中的生长是一个利用载体碳源和 氮源的动态生长消亡过程,在储存过程中被污染是不 可避免的,杂菌与目标菌种的相互竞争使得任何菌肥 的保存期都是有限的。如果超过保存期,目标菌种数 量减少到一定范围,菌肥就会失去原有效力。菌糠的 碳氮比在25~30之间,显微酸性,在适宜目标菌种生 长的同时也更容易被其他杂菌污染,故建议以菌糠为 载体的菌肥保存期在4个月以内。 实验中各处理的浸提液在培养苜蓿种子60h之 后,都有80%以上的发芽指数,表明已达到无毒标 准,并且在种子生长初期显现不同程度的促生作用, 但后期肥效还需要大田或盆栽试验的进一步验证。已 有一些菌糠肥料方面的报道,如李志超研究表明,种 菇后废料的肥效比对照肥好,使冬小麦、玉米、大豆分 别增产28.7%、10.6%、30.6%,施用废料的植株比对照 株高、根量多、苗壮、穗粒数多、千粒重增加[13]。阮晓东 等将菌糠用作花土,发现菌糠可改善土壤团粒结构、 提高土壤有机质含量、提高土壤肥力水平及花卉抗病 能力、花卉品质[14]。朱小平等研究了有益微生物与菌 糠复合物对辣椒、菠菜、小白菜、不结球白菜等蔬菜产 量及营养元素吸收和土壤养分转化的影响,结果表 明,微生物与菌糠的复合肥料可以促进土壤养分转 化、提高产量、增加营养元素吸收[15~18];还发现NaCl胁 迫下施用含有链霉菌和巨大芽孢杆菌的菌糠复合肥 料,有利于豌豆生长、提高光合能力、促进结瘤、提高 产量[19]。赵丽珍等研究结果表明:大豆田配合磷肥施 用菌糠,增产16.3%~25.6%[20]。还有研究表明,菌糠疏 松透气,在土壤中进一步分解成具有良好通气蓄水能 力的腐殖质,可增强土壤的透气性、避免土壤板结;还 可作为一种酸性农家肥改良盐碱土壤。可见,将菌糠 再利用的价值是十分可观的。 参考文献: [1]陈淑云,马伟明,李 波.国内外泥炭资源及其利用[J].腐植酸,2006, 6:10-14. 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