混合菌种对基质发酵及其应用效果的影响

张金莎, 陈永安, 王 平, 舒东膂, 刘长红, 刘裕子

(湖南省森林植物园， 湖南 长沙 410116)

混合菌种对基质发酵及其应用效果的影响

张金莎, 陈永安, 王 平, 舒东膂, 刘长红, 刘裕子

(湖南省森林植物园， 湖南 长沙 410116)

选择园林养护中枯枝等剩余物，在同等温度湿度、同等启动因子等外部条件下，分别以美博士及百惠品牌单菌种及美博士百惠品牌混合菌种发酵，研究混合菌种对基质发酵及其应用效果的影响。结果表明： 多菌种混合发酵对于菌种产酶效率具有明显影响。由单菌种向混合菌种的发酵菌种的改善，可以有效的缩短基质发酵周期，新周期为原周期的1/3,新周期比原周期缩短15天生产时间。经此工艺发酵的基质对于植物生长有明显促进作用。

混合菌种； 基质； 发酵

环保型园林种植基质原料为枯枝落叶或废渣，采用固态发酵法[1]，其优点是生产设备较简易，环境污染少[2-3]；不足是发酵速度慢，周期较长，因而造成人力消耗大，工作强度大。针对以上不足，我们研究菌种组合对发酵的影响，由过去的单菌种发酵改为多菌种发酵，以期为基质的规模化生产提供高效的生产方式。

1 试验地概况

环保园林基质生产点选择在湖南省森林植物园园内——长株潭生态观测站观测点北侧。该处地理位置为东经 113°01′，北纬 28°20′，海拔90～100m。属于亚热带季风性气候，年平均气温 17.5 ℃，最高气温42.5℃，年均降雨量1410 mm,平均相对湿度80%。

基质栽培试验苗圃分为实验大棚与室外苗圃两类，均位于湖南省森林植物园园内——植物园组培中心实验大棚以及园林公司苗圃基地，海拔60～70m。

2 材料与方法

2.1试验设备

设备为美国制造粉碎机BC600XL - 02 - 02。

2.2试验材料

环保基质原料为湖南省植物园园林养护清杂产生的大量枯枝落叶，树种多样，以香樟为主，还有大量枯萎草本花卉。

2.3试验方法[4-5]

(1) 试验于2012年4月—2012年6月进行。2012年4月1日，收集枯枝落叶进行粉碎，粉碎后颗粒直径为3～6cm。按照长、宽、高分别为10m、3m、1.5m的长方体进行码放，共计码放三堆，平行排列在试验地(松树林林间)，标号为1#、2#、3#。每堆加入尿素鸡粪200kg，按照每50cm高度为一层单位，均匀平铺。再分别加入菌种：1#堆加入美博士菌种1.5kg(加入前需要用红糖水活化菌种)，2#加入百惠菌种1.5kg，3#加入美博士(菌种需活化后使用)∶百惠=1∶1混合的菌种。三堆同时搅拌均匀，浇水，保持湿度50%～60%。完成后，以塑料薄膜全部覆盖，防止水分蒸发，堆温扩散，养分损失[6]。

(2) 每日观测记录温度、湿度、外观、气味、pH值变化。观测发酵至稳定期，将发酵物通风晒干部分水分，进行二次粉碎，颗粒孔径为3～5cm，基质制作完成。随机选取三种基质各50kg，在实验大棚、苗圃进行栽培基质分组对比试验。

(3) 基质栽培试验选择树种为邓恩桉、红叶石楠、红豆杉各100株，将单菌种与混合菌种产品随机抽样，按照统一比例，分别在大棚与苗圃地进行植株生长对比试验[7-8]，并定期(每隔1月)做一次生长观测记录。

2.4数据处理

在试验期间，对人工、材料、机械的消耗量进行统计，以便进行基质生产成本分析。数据应用SPSS 11.0统计软件进行分析。

3 结果与分析

3.1不同菌种对基质发酵效果的影响

从发酵的温度曲线图可以看出(见图1)，单菌种发酵平均启动时间为48 h，发酵的最高温度达到65℃，经过25天左右达到稳定期。混合菌种发酵平均启动时间为72 h，启动后，经过4～5天的高温期，即进入稳定期。以上结果表明，单菌种发酵，其发酵进度有一个抛物线的升降过程，需要经过一段时间才能进入稳定，完成发酵；而混合菌种发酵，启动后快速发酵4～5天，即进入稳定期，完成发酵。也就是说，单菌种发酵的完成周期为20～25天，混合菌种发酵的完成周期为7～9天。各种酶的变性温度不一，大多在60℃以上变性[9]。综上所述，混合菌种可以有效的缩短发酵周期。

图1 各组菌种发酵温度变化曲线图Fig.1 The fermentation temperature variation curves of different group of bacteria

从发酵物的物理状况可以看出(见表1)，混合菌种发酵腐熟度更高，发酵物色泽更纯正，气味无异味，pH 值弱碱性[10]。

表1 各组菌种发酵物物理状况Tab1 Thephysicalstatusoffermentationofdifferentgroupofbacteria类别外观气味美博士组深褐色；手捏成团，落地散开略有氨味腐败味，无臭百惠组黑色；手捏不成团略有腐败味，无臭混合菌组暗褐色；手捏成团，落地散开有氨味，无腐败味，无臭

从发酵物的营养成份可以看出(见表2)，混合菌种有机质含量更高，相当于肥料中有机质的含量，富含肥力。碳氮比在合理范围内偏低，说明发酵充分[11]。

表2 各组发酵物营养成份Tab2 Thenutritioningredientofdifferentgroupofleav⁃ening检测项目类别美博士组百惠组混合菌组水分(%)413830pH(水)728472全氮(g/kg)120129121全磷(g/kg)105109118全钾(g/kg)777707666有机质(g/kg)103310281077电导率(μs/cm)1051926856碳氮比475485501腐殖质全碳(g/kg)624859906248胡敏酸碳(g/kg)246413871801富里酸碳(g/kg)178211081661胡敏素碳(g/kg)200226443290

3.2发酵成本

从表3可以看出，混合型菌种由于生产周期短，不仅节约人力成本，还可以节约生产场地成本，满足大批量生产的要求。

表3 单菌种与混合型菌种发酵成本分析表Tab3 Thefermentationcostofsinglebacteriaandmixedbacteria项目单位1m3消耗量市场价格(元/m3)单菌种发酵混合菌种发酵综合人工费工日051005020主要材料费(尿素、红糖、鸡粪)m33838菌种费kg032450薄膜费6166场地费元/(667m2·年)75002500机械费88综合单价元/m39545

3.3不同发酵基质对苗木生长的影响

从表4可以看出，混合型菌种发酵的基质，更有利于植物根系的生长。

3.4发酵基质在园林工程中的应用效果

高速公路边坡草皮传统施工方法中泥炭的使用量为40%～50%[12-13]。在炎睦高速第十合同段，改用环保型基质替代泥炭，经济效益明显。该实验路段，长355m，平均高度16m，实测面积5680m2。基质综合单价为57元/m2，而泥炭综合单价为65元/m2，完成该路段的造价为36.92万元，总造价减少4.5万元，直接节约成本12%。

湖南省物价局芙佳花园绿化工程项目中，由于小区绿化全部处于架空层，绿化用土大量使用回填土，土壤积水严重，而绿化苗木中，又大量使用肉质根系的植株。因此，项目大量使用环保基质，在种植穴中放置厚度30cm的基质作为透水层，有效改善积水现象，植物存活率达到98%。

在湖南省植物园的园林养护管理中，对于新植树及花卉，覆盖基质能有效的起到保湿保温的作用，还能让覆盖下的土质变得更加疏松，富含微生物。

表4 苗木生长情况表Tab4 Thegrowingtraceofplants植物品种类别2013年不同时间(月-日)的株高(cm)株高(cm)/根长(cm)/须根数(根)07-1508-1509-1510-1511-152014-01-15红叶石楠美博士组百惠组混合菌组35264035294036324038364244374850/12/10038/40/8055/15/120邓恩桉美博士组百惠组混合菌组6049487565601108582120105110128115125137/50/30128/45/30140/45/40红豆杉美博士组百惠组混合菌组11121211121311121312131412131412/14/3013/10/2014/12/45

4 结论与讨论

混合型菌种由于生产周期短，发酵完成度高，发酵充分，生产成本低，成为市场化生产的主要方向[14-15]。通过近一年的对比实验研究，表明混合型菌种节省发酵天数约15天，直接节省产地租赁费及管理费15%，间接带来的生产能力提高，产品质量提升的影响将更加深远，是满足产品市场化需求的较理想的生产方式。

[1] 陈洪章.现代固态发酵技术[M]. 北京:化学工业出版社, 2013.

[2] 孙君社，江正强，刘萍. 酶与酶工程及其应用[M]. 北京：化学工业出版社，2006.

[3] 罗贵民，曹淑桂，张今. 酶工程[M]. 北京:化学工业出版社，2003.

[4] 田洪涛.现代发酵工艺原理与技术[M]. 北京:化学工业出版社，2009.

[5] 李艳. 发酵工程原理与技术[M]. 北京:高等教育出版社, 2007.

[6] 吴振强. 固态发酵技术与应用[M]. 北京:化学工业出版社, 2006.

[7] 李玉英. 发酵工程[M]. 北京:中国农业大学出版社, 2009.

[8] 周桃英，袁仲. 发酵工艺[M]. 北京:中国农业大学出版社, 2014.

[9] 欧伶，俞建瑛，金新根. 应用生物化学[M]. 北京:化学工业出版社，2004.

[10] 刘长红，杨骏，陈永安. 新型生物植生基材技术研究[J]. 湖南林业科技, 2012, 39(4): 47-49.

[11] 管斌. 发酵实验技术与方案[M]. 北京:化学工业出版社, 2010.

[12] 谢梅英. 发酵技术[M]. 北京:化学工业出版社, 2007.

[13] 史仲平，潘丰. 现代发酵工程丛书—发酵过程解析，控制与检测技术[M]. 北京:化学工业出版社, 2010.

[14] 韩德全，王莘，赵辉. 微生物发酵工艺学原理[M]. 北京:化学工业出版社, 2013.

[15] 余龙江. 发酵工程原理与技术应用[M]. 北京:化学工业出版社, 2011.

(文字编校：张 珉)

Effectofmulti-bacteriumcombinationonmatrixfermentationandapplication

ZHANG Jinsha, CHEN Yong’an, WANG Ping, SHU Donglü,LIU Changhong, LIU Yuzi

(Hunan Forest Botanical Garden, Changsha 410116, China)

With the garden planting remains as matrix fermented by single bacterium and multi-bacterium, the effect of multi-bacterium combination on matrix fermentation and application was researched. The results showed that, the enzyme production efficiency was obviously affected by the fermentation of multi-bacterium. The fermentation period was shortened effectively by shifting the single-bacterium fermentation to multi-bacterium fermentation, The period of multi-bacterium fermentation was one-third of the period of single-bacterium fermentation, and the new cycle was shorten about 15 days than old one’s. These new-produced matrix had auxo-action to the growing of the plant also.

multi-bacterium; matrix; fermentation

2014-07-09

X 72

A

1003 — 5710(2014)05 — 0074 — 04

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2014. 06. 019