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第4问:堆料中有哪些微生物?-《现代堆肥技术》
作者:    来源:    点击数:   文章发布时间:2011年05月09日 【字体:

编者按:应本网之邀,河北大学生物技术中心杨国良教授欣然同意在本网增设了一个技术专栏,在此谨表谢意。

  在堆料发酵过程中,起作用的微生物主要是嗜温细菌、放线菌,有时还有嗜温霉菌。这些微生物自然存在于堆料的原材料中,在合适的条件下生长繁殖,分解利用堆料中的可溶性营养物,进行生物代谢而产生热量、水和二氧化碳,同时也把氨态氮转化为蛋白质化合物,多种微生物的增殖和演替使堆料形成了腐殖质,从而具备了独特的选择性,这是增产的物质基础。 

  大部分微生物的生长适温是20~40℃,称为好嗜中温菌(Mesophile);适宜在40~65℃生长的微生物为嗜热菌(Thermophile);适宜在20℃以下生长的微生物为嗜冷菌(psychrophile)。

  在堆料发酵过程中,主要是嗜热菌起作用,因此须按嗜热菌的环境温度进行调控。

  由于大堆的堆料有聚热效应,发酵产生的热能使料温逐渐上升。当温度升到一定的高度,如40℃对于较先繁殖的好嗜中温菌群来说已经不适而衰亡,然后由嗜热菌群取代,直至温度到达60~63℃。高于这个温度,嗜热菌群都不能存活而停止繁殖。但某些嗜热菌芽孢可以在更高温度下存活。

  堆料中的细菌、放线菌、霉菌等微生物群是如何繁衍交替的?这是非常复杂的问题,要搞清楚并非易事。但根据已有的研究结果可以肯定,在堆料发酵过程中主要有细菌、放线菌、霉菌三种微生物群参与(表6)。

  表6 堆料发酵过程中重要的菌群

微生物群  种   属   名
细 菌 胶粘杆菌  Bacillus coagulans
    枯草杆菌  Bacillus subtilis
放线菌 高温放线菌 Thermoactinomyces sp
    高温单孢菌 Thermomonospora sp
    链霉菌   Streptomyces sp
霉  菌 灰腐质霉高温变种 Humicola grisea var.thermoidea
    柔毛腐质霉 Humicola lanuginosa
    高温毛壳霉 Chaetomium thermophile var.dissitum
    高温色串孢 Torula thermophile

  细菌存在于秸秆茎叶表面,1g干稻草附有高温细菌1×105个。畜粪中发现有8种以上形态特征不同的球菌与杆菌,1g干粪含菌数量高达1~3×108个。此外,粪草原材料中还含有大量放线菌。Eicker(1980)从发酵堆料中分离出44种中温菌,50%以上有分解纤维素的能力。

  堆料发酵开始时检出的主要是嗜中温菌如曲霉属(Aspergillus)和青霉属(Penicillium),这些菌群在之后的二次发酵“巴氏灭菌”过程中基本被消灭,因而在二次发酵后期检出的主要是嗜高温菌。一般情况下,二次发酵时堆料的腐熟温度限定在45~53℃范围内较适当,这是嗜高温放线菌和嗜高温细菌共同的适宜生长温区。发酵较好的堆料中有无数的放线菌而呈灰白色,即“白化现象”。

  荷兰造料侧重于微生物的作用,注重微生物动力学过程。从一次发酵到二次发酵结束,堆肥内微生物群落变化是有序的、可控的。二次发酵重点培养链霉菌、双岐菌和黑腐质霉,这些菌群对产量是有益的。不同的生产时期,堆料中的放线菌种类及数量有区别,数据列于表7。

  表7 堆料中的放线菌种类与数量

           孢子数/克干料重×104
 放线菌种类
          建堆时 二次发酵 接种时 发菌期 覆土

普通高温放线菌
Thermoactinomyces  7.8   16.5   4.7  13.1  --
 Vulgaris

高温单孢菌/放线双歧菌
Thermomonospora/  15.2   54.4   48.1  7.0  --
 ActinObifida

 绿色糖单孢
Saccharomonospora  0.8   0.4    4.3  --   --
 Viridis

 产褐放线双歧菌  14.4   60.5   72.4  72.3  4.3
Actinbifida chromogena

 (灰色)链霉菌   15.5   24.3   24.7   7.0  1.3
Streptomyces spp (grey)

白色链霉菌 S. Albus 1.8    --    --   0.9  --

灰链霉菌 S.griseus 1.8    --    3.9   --  --

诺卡氏菌 Nocardia spp 6.4  5.6    0.1   7.0  2.2

 粪生微多孢菌    --    --    0.2   --  --
Micropolyspora faeni

  其它       4.2   9.9   17.1  34.9  2.9

  在堆料发酵中繁殖最快的是普通嗜高温放线菌,在其作用下秸秆的纤维迅速崩解;而绿色糖单孢菌分解木聚糖。

  通过发酵积累在堆料中的菌体蛋白质是菌丝的优良营养源。接种菌种时,堆料中微生物菌体量(生物量)相当于1克干堆料含9.2毫克。据报道,放线菌和细菌的比例是2.8:1,细菌总数是1克干堆料1×1011个,1克干堆料中菌类细胞的排列总长度可达39.5公里。据Sparling GP(1982)报道,堆料中的微生物生物量为堆料干重的2%。

  试验表明,堆料中添加蔗糖和糖蜜等可溶性糖类,可使高温细菌明显地增殖,堆料可在较短时间内发酵结束而不含游离氨,干物质的损失变少,的产量增加。

Tags:Letou菌 栽培技术
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