張金莎, 陳永安, 王 平, 舒東膂, 劉長紅, 劉裕子

(湖南省森林植物園， 湖南 長沙 410116)

混合菌種對基質(zhì)發(fā)酵及其應(yīng)用效果的影響

張金莎, 陳永安, 王 平, 舒東膂, 劉長紅, 劉裕子

(湖南省森林植物園， 湖南 長沙 410116)

選擇園林養(yǎng)護中枯枝等剩余物，在同等溫度濕度、同等啟動因子等外部條件下，分別以美博士及百惠品牌單菌種及美博士百惠品牌混合菌種發(fā)酵，研究混合菌種對基質(zhì)發(fā)酵及其應(yīng)用效果的影響。結(jié)果表明： 多菌種混合發(fā)酵對于菌種產(chǎn)酶效率具有明顯影響。由單菌種向混合菌種的發(fā)酵菌種的改善，可以有效的縮短基質(zhì)發(fā)酵周期，新周期為原周期的1/3,新周期比原周期縮短15天生產(chǎn)時間。經(jīng)此工藝發(fā)酵的基質(zhì)對于植物生長有明顯促進作用。

混合菌種； 基質(zhì)； 發(fā)酵

環(huán)保型園林種植基質(zhì)原料為枯枝落葉或廢渣，采用固態(tài)發(fā)酵法[1]，其優(yōu)點是生產(chǎn)設(shè)備較簡易，環(huán)境污染少[2-3]；不足是發(fā)酵速度慢，周期較長，因而造成人力消耗大，工作強度大。針對以上不足，我們研究菌種組合對發(fā)酵的影響，由過去的單菌種發(fā)酵改為多菌種發(fā)酵，以期為基質(zhì)的規(guī)?；a(chǎn)提供高效的生產(chǎn)方式。

1 試驗地概況

環(huán)保園林基質(zhì)生產(chǎn)點選擇在湖南省森林植物園園內(nèi)——長株潭生態(tài)觀測站觀測點北側(cè)。該處地理位置為東經(jīng) 113°01′，北緯 28°20′，海拔90～100m。屬于亞熱帶季風(fēng)性氣候，年平均氣溫 17.5 ℃，最高氣溫42.5℃，年均降雨量1410 mm,平均相對濕度80%。

基質(zhì)栽培試驗苗圃分為實驗大棚與室外苗圃兩類，均位于湖南省森林植物園園內(nèi)——植物園組培中心實驗大棚以及園林公司苗圃基地，海拔60～70m。

2 材料與方法

2.1試驗設(shè)備

設(shè)備為美國制造粉碎機BC600XL - 02 - 02。

2.2試驗材料

環(huán)保基質(zhì)原料為湖南省植物園園林養(yǎng)護清雜產(chǎn)生的大量枯枝落葉，樹種多樣，以香樟為主，還有大量枯萎草本花卉。

2.3試驗方法[4-5]

(1) 試驗于2012年4月—2012年6月進行。2012年4月1日，收集枯枝落葉進行粉碎，粉碎后顆粒直徑為3～6cm。按照長、寬、高分別為10m、3m、1.5m的長方體進行碼放，共計碼放三堆，平行排列在試驗地(松樹林林間)，標(biāo)號為1#、2#、3#。每堆加入尿素雞糞200kg，按照每50cm高度為一層單位，均勻平鋪。再分別加入菌種：1#堆加入美博士菌種1.5kg(加入前需要用紅糖水活化菌種)，2#加入百惠菌種1.5kg，3#加入美博士(菌種需活化后使用)∶百惠=1∶1混合的菌種。三堆同時攪拌均勻，澆水，保持濕度50%～60%。完成后，以塑料薄膜全部覆蓋，防止水分蒸發(fā)，堆溫擴散，養(yǎng)分損失[6]。

(2) 每日觀測記錄溫度、濕度、外觀、氣味、pH值變化。觀測發(fā)酵至穩(wěn)定期，將發(fā)酵物通風(fēng)曬干部分水分，進行二次粉碎，顆?？讖綖?～5cm，基質(zhì)制作完成。隨機選取三種基質(zhì)各50kg，在實驗大棚、苗圃進行栽培基質(zhì)分組對比試驗。

(3) 基質(zhì)栽培試驗選擇樹種為鄧恩桉、紅葉石楠、紅豆杉各100株，將單菌種與混合菌種產(chǎn)品隨機抽樣，按照統(tǒng)一比例，分別在大棚與苗圃地進行植株生長對比試驗[7-8]，并定期(每隔1月)做一次生長觀測記錄。

2.4數(shù)據(jù)處理

在試驗期間，對人工、材料、機械的消耗量進行統(tǒng)計，以便進行基質(zhì)生產(chǎn)成本分析。數(shù)據(jù)應(yīng)用SPSS 11.0統(tǒng)計軟件進行分析。

3 結(jié)果與分析

3.1不同菌種對基質(zhì)發(fā)酵效果的影響

從發(fā)酵的溫度曲線圖可以看出(見圖1)，單菌種發(fā)酵平均啟動時間為48 h，發(fā)酵的最高溫度達到65℃，經(jīng)過25天左右達到穩(wěn)定期。混合菌種發(fā)酵平均啟動時間為72 h，啟動后，經(jīng)過4～5天的高溫期，即進入穩(wěn)定期。以上結(jié)果表明，單菌種發(fā)酵，其發(fā)酵進度有一個拋物線的升降過程，需要經(jīng)過一段時間才能進入穩(wěn)定，完成發(fā)酵；而混合菌種發(fā)酵，啟動后快速發(fā)酵4～5天，即進入穩(wěn)定期，完成發(fā)酵。也就是說，單菌種發(fā)酵的完成周期為20～25天，混合菌種發(fā)酵的完成周期為7～9天。各種酶的變性溫度不一，大多在60℃以上變性[9]。綜上所述，混合菌種可以有效的縮短發(fā)酵周期。

圖1 各組菌種發(fā)酵溫度變化曲線圖Fig.1 The fermentation temperature variation curves of different group of bacteria

從發(fā)酵物的物理狀況可以看出(見表1)，混合菌種發(fā)酵腐熟度更高，發(fā)酵物色澤更純正，氣味無異味，pH 值弱堿性[10]。

表1 各組菌種發(fā)酵物物理狀況Tab1 Thephysicalstatusoffermentationofdifferentgroupofbacteria類別外觀氣味美博士組深褐色；手捏成團，落地散開略有氨味腐敗味，無臭百惠組黑色；手捏不成團略有腐敗味，無臭混合菌組暗褐色；手捏成團，落地散開有氨味，無腐敗味，無臭

從發(fā)酵物的營養(yǎng)成份可以看出(見表2)，混合菌種有機質(zhì)含量更高，相當(dāng)于肥料中有機質(zhì)的含量，富含肥力。碳氮比在合理范圍內(nèi)偏低，說明發(fā)酵充分[11]。

表2 各組發(fā)酵物營養(yǎng)成份Tab2 Thenutritioningredientofdifferentgroupofleav?ening檢測項目類別美博士組百惠組混合菌組水分(%)413830pH(水)728472全氮(g/kg)120129121全磷(g/kg)105109118全鉀(g/kg)777707666有機質(zhì)(g/kg)103310281077電導(dǎo)率(μs/cm)1051926856碳氮比475485501腐殖質(zhì)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發(fā)酵成本

從表3可以看出，混合型菌種由于生產(chǎn)周期短，不僅節(jié)約人力成本，還可以節(jié)約生產(chǎn)場地成本，滿足大批量生產(chǎn)的要求。

表3 單菌種與混合型菌種發(fā)酵成本分析表Tab3 Thefermentationcostofsinglebacteriaandmixedbacteria項目單位1m3消耗量市場價格(元/m3)單菌種發(fā)酵混合菌種發(fā)酵綜合人工費工日051005020主要材料費(尿素、紅糖、雞糞)m33838菌種費kg032450薄膜費6166場地費元/(667m2·年)75002500機械費88綜合單價元/m39545

3.3不同發(fā)酵基質(zhì)對苗木生長的影響

從表4可以看出，混合型菌種發(fā)酵的基質(zhì)，更有利于植物根系的生長。

3.4發(fā)酵基質(zhì)在園林工程中的應(yīng)用效果

高速公路邊坡草皮傳統(tǒng)施工方法中泥炭的使用量為40%～50%[12-13]。在炎睦高速第十合同段，改用環(huán)保型基質(zhì)替代泥炭，經(jīng)濟效益明顯。該實驗路段，長355m，平均高度16m，實測面積5680m2。基質(zhì)綜合單價為57元/m2，而泥炭綜合單價為65元/m2，完成該路段的造價為36.92萬元，總造價減少4.5萬元，直接節(jié)約成本12%。

湖南省物價局芙佳花園綠化工程項目中，由于小區(qū)綠化全部處于架空層，綠化用土大量使用回填土，土壤積水嚴(yán)重，而綠化苗木中，又大量使用肉質(zhì)根系的植株。因此，項目大量使用環(huán)保基質(zhì)，在種植穴中放置厚度30cm的基質(zhì)作為透水層，有效改善積水現(xiàn)象，植物存活率達到98%。

在湖南省植物園的園林養(yǎng)護管理中，對于新植樹及花卉，覆蓋基質(zhì)能有效的起到保濕保溫的作用，還能讓覆蓋下的土質(zhì)變得更加疏松，富含微生物。

表4 苗木生長情況表Tab4 Thegrowingtraceofplants植物品種類別2013年不同時間(月-日)的株高(cm)株高(cm)/根長(cm)/須根數(shù)(根)07-1508-1509-1510-1511-152014-01-15紅葉石楠美博士組百惠組混合菌組35264035294036324038364244374850/12/10038/40/8055/15/120鄧恩桉美博士組百惠組混合菌組6049487565601108582120105110128115125137/50/30128/45/30140/45/40紅豆杉美博士組百惠組混合菌組11121211121311121312131412131412/14/3013/10/2014/12/45

4 結(jié)論與討論

混合型菌種由于生產(chǎn)周期短，發(fā)酵完成度高，發(fā)酵充分，生產(chǎn)成本低，成為市場化生產(chǎn)的主要方向[14-15]。通過近一年的對比實驗研究，表明混合型菌種節(jié)省發(fā)酵天數(shù)約15天，直接節(jié)省產(chǎn)地租賃費及管理費15%，間接帶來的生產(chǎn)能力提高，產(chǎn)品質(zhì)量提升的影響將更加深遠(yuǎn)，是滿足產(chǎn)品市場化需求的較理想的生產(chǎn)方式。

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(文字編校：張 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