馮海萍 楊冬艷 白生虎 謝 華 劉曉梅 裴紅霞

(1.寧夏農(nóng)林科學(xué)院種質(zhì)資源研究所， 銀川 750002; 2.固原市原州區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心， 固原 756000)

枸杞枝條發(fā)酵木質(zhì)纖維素降解與微生物群落多樣性研究

馮海萍1楊冬艷1白生虎2謝 華1劉曉梅2裴紅霞1

(1.寧夏農(nóng)林科學(xué)院種質(zhì)資源研究所， 銀川 750002; 2.固原市原州區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心， 固原 756000)

為探討枸杞枝條基質(zhì)化發(fā)酵中木質(zhì)纖維素降解、微生物群落代謝能力及多樣性特征，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以枸杞枝條粉和苦豆子莖稈粉質(zhì)量比為4∶1混合為試材，采用Biolog-ECO鑒定方法，研究不同發(fā)酵因子對(duì)枸杞枝條基質(zhì)化發(fā)酵中微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性的影響。結(jié)果表明：發(fā)酵結(jié)束時(shí)，枸杞枝條基質(zhì)纖維素、半纖維素和木質(zhì)素降解率分別在15%、19%及10%以上；木質(zhì)纖維素降解率在溫度為60℃、含水率為60%、添加油餅氮源及接種粗纖維素降解菌處理?xiàng)l件下較高，其中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素降解率分別在18.12%～19.22%、23.55%～25.21%和13.87%～14.24%范圍內(nèi)，顯著高于其他處理；該處理增加了枸杞枝條基質(zhì)發(fā)酵高溫期時(shí)微生物的活性和多樣性，平均顏色變化率分別為1.019、1.062、0.943和1.117，微生物多樣性香濃指數(shù)、優(yōu)勢(shì)度指數(shù)和豐富度指數(shù)分別在2.321～2.365、0.930～0.941和18.78～20.33范圍內(nèi)，提高了枸杞枝條粉堆體中微生物對(duì)部分碳源的代謝能力，從而可促使有機(jī)質(zhì)降解。

枸杞枝條粉； 木質(zhì)纖維素； 降解； 微生物； 群落多樣性； 平均顏色變化率

引言

農(nóng)業(yè)廢棄物資源化合理利用與管理是我國(guó)高度關(guān)注的農(nóng)業(yè)和環(huán)境問(wèn)題[1-2]。如何循環(huán)利用和產(chǎn)出農(nóng)業(yè)廢棄物資源是我國(guó)實(shí)現(xiàn)資源友好發(fā)展的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，利用這些資源制作多樣化、無(wú)害化園藝基質(zhì)，不僅可以緩解環(huán)境污染與資源浪費(fèi)問(wèn)題，而且還為補(bǔ)充或替代當(dāng)前不可再生資源的草炭基質(zhì)提供原料來(lái)源，對(duì)保護(hù)環(huán)境和發(fā)展無(wú)土設(shè)施農(nóng)業(yè)都大有益處。

寧夏現(xiàn)有枸杞種植面積達(dá)5.34萬(wàn)hm2以上，且逐年增加，據(jù)估算年剪枝量達(dá)20萬(wàn)t以上，但這些資源的應(yīng)用僅局限于焚燒、廢棄，少量的用于防沙造林或者插扦育苗，豐富的可再生枸杞資源需要后續(xù)產(chǎn)業(yè)的開(kāi)發(fā)。從事栽培基質(zhì)研究的學(xué)者已從微生物菌劑、碳氮比、氮源類型及比例對(duì)枸杞枝條粉基質(zhì)化發(fā)酵的堆溫、碳素、氮素、物理性狀、生物學(xué)性狀等指標(biāo)進(jìn)行了較多研究[3-5]，但對(duì)枸杞枝條發(fā)酵中木質(zhì)纖維素降解及微生物群落多樣性的研究鮮有報(bào)道。據(jù)測(cè)定，枸杞枝條粉富含97.30%木質(zhì)纖維素，是牛糞堆肥中木質(zhì)纖維素的1.38～1.86倍[6]，玉米秸稈的1.50倍，玉米芯的1.23倍，小麥秸稈的1.35倍，稻草的1.47倍[7]。木質(zhì)纖維素的降解是限制堆肥(基質(zhì)化)腐熟進(jìn)程及影響堆肥產(chǎn)品品質(zhì)的關(guān)鍵因素[8]，微生物群落種類的多樣性及其代謝能力是影響堆肥中木質(zhì)纖維素降解的關(guān)鍵因素[9-10]。文獻(xiàn)[11-12]研究表明，在堆肥(基質(zhì)化)過(guò)程中添加有機(jī)物或接種微生物菌劑對(duì)微生物群落活性、多樣性及碳源的利用影響較大。Biolog 微平板法是一種分析堆肥過(guò)程中微生物群落活性、多樣性及碳源利用的有效手段[12-14]。本文以枸杞枝條粉和苦豆子莖稈粉質(zhì)量比4∶1混合為研究對(duì)象，在借助Biolog方法研究溫度、含水率、外源菌劑及氮源對(duì)枸杞枝條基質(zhì)化發(fā)酵中微生物群落的結(jié)構(gòu)和功能多樣性時(shí)，將碳源代謝利用情況與發(fā)酵基質(zhì)中實(shí)際可利用碳源聯(lián)系起來(lái)，以更好地了解枸杞枝條基質(zhì)化發(fā)酵中木質(zhì)纖維素的降解特性、微生物群落代謝能力及多樣性特征，為枸杞枝條基質(zhì)化整個(gè)體系進(jìn)一步優(yōu)化提供技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料來(lái)源及含量

本試驗(yàn)于2015—2016年在寧夏農(nóng)林科學(xué)院園林場(chǎng)基質(zhì)發(fā)酵場(chǎng)基地進(jìn)行，試驗(yàn)材料有寧夏中寧枸杞枝條粉、苦豆子莖稈粉、雞糞、油餅(胡麻榨完油后的渣滓壓成餅)、堆肥發(fā)酵菌劑(粉劑，有效活菌總數(shù)在2×1010CFU/g以上)，粗纖維降解菌(粉劑，有效活菌總數(shù)在109CFU/g以上)，鋸末專用復(fù)合菌(粉劑，有效活菌總數(shù)在2×108CFU/g以上)，其基本性質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 物料基本性質(zhì)Tab.1 Basic properties of materials

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以粉碎長(zhǎng)度0.3～0.5 cm枸杞枝條粉和苦豆子莖稈粉為主材料，質(zhì)量比為4∶1進(jìn)行混合，用雞糞、油餅、尿素等輔料調(diào)節(jié)碳氮比至30∶1，試驗(yàn)采用L9(34)正交設(shè)計(jì)，設(shè)置了翻堆溫度、含水率、氮源、微生物菌劑4個(gè)因素，每個(gè)因素設(shè)置3個(gè)水平，共設(shè)9個(gè)處理(表2)，每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)。將粉碎的枸杞枝條裝入容積為1 m3的發(fā)酵池，用水灑濕，微生物菌按照粉末菌劑、麩皮質(zhì)量比1∶10混合，然后按液料比0.005 mL/g分2次接種，第1次在發(fā)酵初始時(shí)接種，第2次在發(fā)酵10 d時(shí)結(jié)合翻料同時(shí)接種，初始含水率調(diào)節(jié)至65%，覆蓋塑料薄膜進(jìn)行發(fā)酵。

表2 枸杞枝條基質(zhì)化發(fā)酵L9(34)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)Tab.2 Orthogonal design of L9(34) for wolfberry branches substrate fermentation experiment

溫度設(shè)置3個(gè)水平，分別為翻堆上限溫度70、60、50℃，當(dāng)溫度高于翻堆上限溫度時(shí)進(jìn)行翻堆；含水率設(shè)置3個(gè)水平，分別為60%、50%、40%，當(dāng)基質(zhì)含水率低于設(shè)置的基質(zhì)含水率控制下限時(shí)，補(bǔ)充灌溉水至初始含水率的65%；微生物菌劑設(shè)置3個(gè)水平：鋸末發(fā)酵菌劑、粗纖維降解菌和堆肥發(fā)酵菌劑；氮源設(shè)置3個(gè)類型：尿素、烘干雞糞和油餅。

1.3 取樣方法

發(fā)酵過(guò)程中，于第40天對(duì)發(fā)酵堆體取樣，取樣方法為：在物料翻堆前取每個(gè)重復(fù)的中心物料約250 g，裝入無(wú)菌密封袋，待實(shí)驗(yàn)室測(cè)定用。

1.4 試驗(yàn)測(cè)定指標(biāo)、方法及數(shù)據(jù)處理

(1)木質(zhì)纖維素：采用FIBERTEC 2010型全自動(dòng)纖維測(cè)定儀進(jìn)行纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的測(cè)定[15]。

(2)微生物群落多樣性：采用有31 種碳源的生態(tài)板(Biolog-ECO)分析微生物群落的代謝特征,稱取10 g發(fā)酵基質(zhì)(稱量前測(cè)量含水率)，加入90 mL無(wú)菌生理鹽水稀釋，在搖床里振搖30 min，靜置沉淀3～5 min, 然后進(jìn)行100倍稀釋，以每孔150 μL稀釋液加入微孔板中，將制備好的菌懸液倒入無(wú)菌移液槽中，使用8道移液器將其接種于微平板的96孔中。接種好的微平板放到鋪有6層紗布的塑料飯盒中，為防止微平板鑒定孔中的菌懸液揮發(fā)，紗布保持一定的濕度。塑料飯盒用保鮮膜包裹，保鮮膜上用注射針頭刺若干個(gè)小孔，以保證微生物培養(yǎng)所需要的氧氣，將微平板避光培養(yǎng)。ECO生態(tài)板放到30℃恒溫培養(yǎng)。分別于24、48、72、96、120、168 h時(shí)讀數(shù)，測(cè)定波長(zhǎng)均為590 nm。

平均顏色變化率是反映土壤微生物代謝活性，即利用單一碳源能力的指標(biāo)，計(jì)算公式[16]為

AWCD=∑(Ci-R)/n

式中Ci——第i個(gè)非對(duì)照孔的吸光度R——對(duì)照孔的吸光度n——培養(yǎng)基碳源種類數(shù)(本文取31)

(3)采用軟件DPS 7.05和Excel 2003對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差及多重比較(Duncan 新復(fù)極差法)。

2 結(jié)果與分析

2.1 木質(zhì)纖維素含量

由表3可以看出，與發(fā)酵前相比，處理的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素質(zhì)量分?jǐn)?shù)均低于處理前，各處理纖維素降解率均在15%以上，半纖維素降解率在19%以上，木質(zhì)素降解率在10%以上。堆肥結(jié)束時(shí)，在不同翻堆溫度中，翻堆溫度60℃枸杞枝條粉發(fā)酵中的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素降解率較高，分別為18.12%、25.21%和13.87%，顯著高于其他處理；在不同含水率管理中，含水率下限為60%枸杞枝條粉發(fā)酵中的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素降解率較高，分別為19.22%、25.21%和14.19%，顯著高于其他處理；在接種不同微生物菌劑中，接種粗纖維素降解菌的枸杞枝條粉發(fā)酵中的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素降解率較高，分別為18.88%、23.55%和13.96%，與接種鋸末發(fā)酵菌劑處理無(wú)顯著差異，顯著高于堆肥發(fā)酵菌劑處理；在添加不同氮源中，氮源為油餅枸杞枝條粉發(fā)酵中的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素降解率較高，分別為18.50%、23.59%和14.24%，與添加雞糞氮源處理無(wú)顯著差異，顯著高于添加尿素氮源處理。說(shuō)明適宜翻堆溫度、含水率、接種微生物菌、添加氮源有利于枸杞枝條粉木質(zhì)纖維素的降解，其中以溫度為60℃、含水率為60%、添加油餅或雞糞氮源及接種粗纖維素或鋸末發(fā)酵菌效果較好。

表3 不同因素對(duì)枸杞枝條粉基質(zhì)發(fā)酵中木質(zhì)纖維素含量的影響Tab.3 Effects of different factors on cellulose content of wolfberry branche substrate in fermentation

注：不同小寫(xiě)字母表示在P<0.05水平上差異顯著，下同。

2.2 平均顏色變化率

平均顏色變化率是表征微生物平均活性的一個(gè)指標(biāo)，可以從功能代謝方面顯示微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性。由圖1可看出，隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，枸杞枝條基質(zhì)微生物活性不斷升高，自24 h 起平均顏色變化率迅速升高。對(duì)比不同翻堆溫度、含水率、微生物菌及氮源類型枸杞枝條基質(zhì)中微生物平均顏色變化率發(fā)現(xiàn)，翻堆溫度處理枸杞枝條基質(zhì)微生物平均顏色變化率的最大值從大到小依次為60、50、70℃，含水率處理枸杞枝條基質(zhì)微生物平均顏色變化率的最大值從大到小依次為60%、50%、40%，微生物菌處理枸杞枝條基質(zhì)微生物平均顏色變化率的最大值從大到小依次為粗纖維降解菌、鋸末發(fā)酵菌劑、堆肥發(fā)酵菌劑，添加油餅氮源處理枸杞枝條基質(zhì)微生物平均顏色變化率最大，添加尿素氮源處理杞枝條基質(zhì)微生物平均顏色變化率最小，顯著低于其他氮源類型。從不同處理枸杞枝條基質(zhì)的平均顏色變化率變化可以看出，翻堆溫度為60℃、含水率補(bǔ)充下限60%、接種粗纖維降解菌及添加油餅處理更有利于增加堆肥高溫期時(shí)的微生物的活性，提高細(xì)胞代謝相關(guān)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的能力。

圖1 高溫期枸杞枝條粉基質(zhì)的微生物平均顏色變化率變化Fig.1 Average well color development variations of wolfberry substrate by microorganism

2.3 群落多樣性分析

香濃指數(shù)、優(yōu)勢(shì)度指數(shù)、豐富度指數(shù)是研究群落物種數(shù)及其個(gè)體數(shù)和分布均勻程度的綜合指標(biāo)，可以從不同側(cè)面反映微生物群落代謝功能的多樣性[20]。本文采用這3個(gè)指數(shù)來(lái)研究枸杞枝條基質(zhì)化發(fā)酵中高溫期堆體微生物群落對(duì)31種碳源利用的多樣性,不同處理枸杞枝條粉基質(zhì)中香濃指數(shù)、優(yōu)勢(shì)度指數(shù)、豐富度指數(shù)如表4所示。由表4可以看出，在不同翻堆溫度中，溫度60℃枸杞枝條粉發(fā)酵中堆體的香濃指數(shù)、優(yōu)勢(shì)度指數(shù)和豐富度指數(shù)最高，分別為2.326、0.941和20.33；在不同含水率處理中，含水率下限為60%枸杞枝條粉發(fā)酵中堆體的香濃指數(shù)、優(yōu)勢(shì)度指數(shù)和豐富度指數(shù)分別為2.321、0.934和20.22，顯著高于40%含水率處理；在接種不同微生物菌劑中，以接種粗纖維素降解菌和鋸末發(fā)酵菌明顯增加了高溫期枸杞枝條粉發(fā)酵中堆體的微生物多樣性，香濃指數(shù)、優(yōu)勢(shì)度指數(shù)和豐富度指數(shù)分別為2.365、0.930、18.78和2.324、0.927、18.56，顯著高于接種堆肥發(fā)酵菌劑處理。在添加不同氮源中，以添加油餅和雞糞明顯增加了高溫期枸杞枝條粉發(fā)酵中堆體的微生物多樣性，香濃指數(shù)、優(yōu)勢(shì)度指數(shù)和豐富度指數(shù)分別為2.336、0.937、20.00和2.294、0.919、17.56，顯著高于添加尿素氮源處理。說(shuō)明控制好翻堆溫度、含水率、接種粗纖維和鋸末降解菌劑、添加油餅和雞糞氮源增加了枸杞枝條粉堆體高溫期的微生物多樣性，有利于分解堆肥中的有機(jī)質(zhì)，促進(jìn)木質(zhì)纖維素降解，促進(jìn)枸杞枝條粉基質(zhì)的腐熟。

表4 不同處理枸杞枝條粉基質(zhì)中微生物群落多樣性指數(shù)分析Tab.4 Index analysis of microbial community diversity for different wolfberry branches substrates

2.4 各類碳源的利用特征

圖2 枸杞枝條粉基質(zhì)發(fā)酵高溫期中微生物對(duì)6類碳源的利用Fig.2 Utilization of wolfberry substrate microorganism on carbon sources of the six group during high temperature period

不同翻堆溫度、含水率、微生物菌劑及氮源類型枸杞枝條基質(zhì)中微生物對(duì)6類碳源的利用情況如圖2所示。由圖2可看出，高溫期不同處理枸杞枝條基質(zhì)化發(fā)酵堆體中微生物對(duì)6類碳源利用間存在差異，翻堆溫度處理枸杞枝條基質(zhì)微生物對(duì)羧酸、芳香化合物和胺類碳源的利用強(qiáng)弱順序?yàn)?0℃、60℃、50℃，對(duì)多聚化合物、碳水化合物及氨基酸類碳源的利用強(qiáng)弱順序?yàn)?0℃、70℃、50℃，處理間存在顯著差異；含水率處理枸杞枝條基質(zhì)微生物對(duì)羧酸碳源的利用強(qiáng)弱順序?yàn)?0%、60%、40%，對(duì)多聚化合物、氨基酸、碳水化合物及芳香化合物類碳源的利用強(qiáng)弱順序?yàn)?0%、50%、40%，處理間存在顯著差異，對(duì)胺類碳源的利用影響不顯著；接種不同微生物菌劑枸杞枝條基質(zhì)微生物對(duì)羧酸碳源的利用強(qiáng)弱順序?yàn)槎逊拾l(fā)酵菌劑、鋸末發(fā)酵菌、粗纖維素降解菌，對(duì)多聚化合物、碳水化合物及氨基酸類碳源的利用強(qiáng)弱順序?yàn)榇掷w維素降解菌、鋸末發(fā)酵菌劑、堆肥發(fā)酵菌劑，處理間存在顯著差異，芳香化合物類碳源的利用強(qiáng)弱順序?yàn)殇從┌l(fā)酵菌、粗纖維素降解菌、堆肥發(fā)酵菌劑，處理間存在顯著差異，對(duì)胺類碳源的利用影響不顯著；氮源類型對(duì)堆體中微生物對(duì)羧酸類碳源的利用情況差異顯著，強(qiáng)弱順序?yàn)椋耗蛩亍⒂惋?、雞糞，對(duì)多聚化合物、碳水化合物、氨基酸類碳源的利用也存在明顯差異，強(qiáng)弱順序?yàn)椋河惋?、雞糞、尿素，對(duì)芳香化合物和胺類碳源的利用無(wú)顯著差異。說(shuō)明添加尿素氮源處理枸杞枝條基質(zhì)中微生物對(duì)羧酸類、芳香類和胺類碳源相對(duì)利用較高，對(duì)多聚化合物、碳水化合物和氨基酸類的利用能力減弱，翻堆溫度60℃、含水率60%、接種粗纖維降解菌劑和添加油餅氮源處理對(duì)多聚化合物、碳水化合物和氨基酸類的利用能力較強(qiáng)。

3 討論

我國(guó)農(nóng)業(yè)生物質(zhì)資源種類繁多、來(lái)源廣泛、富含大量木質(zhì)纖維素，且這類物質(zhì)具有結(jié)構(gòu)堅(jiān)硬、分解困難的特性，每年約有70萬(wàn)t農(nóng)林秸稈固體廢物被丟棄。堆肥(基質(zhì)化)處理是較為普遍且有效地處理有機(jī)固體廢棄物以及畜禽糞便的方法之一[21]，好氧高溫堆肥(基質(zhì)化)是一種經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的生物學(xué)木質(zhì)纖維素降解方法，木質(zhì)纖維素的降解速率在一定程度上制約著堆肥的發(fā)酵周期。本試驗(yàn)中，發(fā)酵結(jié)束時(shí)，枸杞枝條基質(zhì)纖維素、半纖維素和木質(zhì)素質(zhì)量分?jǐn)?shù)均低于處理前，纖維素降解率在15%以上，半纖維素降解率在19%以上，木質(zhì)素降解率在10%以上，調(diào)節(jié)好適宜翻堆溫度、含水率、接種微生物菌、氮源有利于枸杞枝條粉木質(zhì)纖維素的降解，其中以溫度為60℃、含水率為60%、添加雞糞氮源及接種粗纖維素降解菌處理枸杞枝條基質(zhì)木質(zhì)纖維素降解率較高。這與徐杰等[22]在以牛糞和水稻秸稈為主要原料共發(fā)酵、賀新生等[23]以稻草秸稈為主要原料和BEMAL等[24]接種菌劑處理提高木質(zhì)纖維素降解率研究結(jié)果一致。

堆肥(基質(zhì)化)的實(shí)質(zhì)是微生物分解和轉(zhuǎn)化有機(jī)物的生化代謝過(guò)程，其中微生物群落的代謝能力是影響有機(jī)物減量化、資源化的關(guān)鍵因素[25-26]，研究微生物群落代謝特征可以揭示堆肥(基質(zhì))化過(guò)程中的有機(jī)物降解機(jī)制及優(yōu)化堆肥(基質(zhì)化)工藝[27]。平均顏色變化率是表示微生物的平均活性的指標(biāo)之一，反映了微生物對(duì)碳源的利用能力[28]，從功能代謝方面顯示了微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性。本試驗(yàn)中，翻堆溫度、含水率、接種微生物菌及添加氮源條件下枸杞枝條基質(zhì)微生物活性隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷升高，以翻堆溫度為60℃、含水率為60%、接種粗纖維降解菌及添加油餅處理微生物群落代謝的平均顏色變化率在整個(gè)培養(yǎng)期中均最高，分別為1.019、1.062、0.943和1.117，此處理微生物多樣性香濃指數(shù)、優(yōu)勢(shì)度指數(shù)和豐富度指數(shù)較高，顯著高于其他條件下的相應(yīng)值，說(shuō)明控制好翻堆溫度、含水率、接種粗纖維降解菌劑、添加油餅氮源有利于增加枸杞枝條基質(zhì)高溫期的微生物的活性和多樣性，提高了對(duì)部分碳源的代謝能力。這與史龍翔等[29]以豬糞和果樹(shù)枝條為原料，接種復(fù)合菌劑顯著提高堆肥中微生物的平均顏色變化率研究結(jié)果一致。與FRANCESCO等[30]以家庭動(dòng)物源的廚房廢棄物為原料，添加填充劑堆肥表型微生物多樣性提高研究結(jié)果相似。

4 結(jié)論

(1)從枸杞枝條基質(zhì)的木質(zhì)纖維素降解來(lái)看，發(fā)酵結(jié)束時(shí)，枸杞枝條基質(zhì)纖維素、半纖維素和木質(zhì)素質(zhì)量分?jǐn)?shù)均低于處理前，纖維素降解率在15%以上，半纖維素降解率在19%以上，木質(zhì)素降解率在10%以上，適宜翻堆溫度、含水率、接種微生物菌、氮源有利于枸杞枝條粉木質(zhì)纖維素的降解，其中以溫度為60℃、含水率為60%、添加雞糞氮源及接種粗纖維素降解菌處理枸杞枝條基質(zhì)木質(zhì)纖維素降解率較高，效果較好。

(2)從枸杞枝條基質(zhì)發(fā)酵高溫期的微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性特征來(lái)看，翻堆溫度為60℃、含水率為60%、接種粗纖維降解菌及添加油餅處理提高了枸杞枝條基質(zhì)高溫期的微生物的平均顏色變化率，增加了枸杞枝條粉堆體高溫期的微生物活性和多樣性，提高微生物對(duì)部分碳源的代謝能力，如多聚化合物、碳水化合物和氨基酸類等，有利于分解枸杞枝條基質(zhì)化發(fā)酵中的有機(jī)質(zhì)，促進(jìn)枸杞枝條粉基質(zhì)木質(zhì)纖維素降解和腐熟。

1 楊毅.農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用淺談[J].科技視界,2016(27):431.

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蟋蟀已經(jīng)躲進(jìn)庭堂，大車(chē)已經(jīng)清閑。 現(xiàn)在還不快樂(lè)，日子會(huì)很快過(guò)去。 但也不要過(guò)分安樂(lè)，應(yīng)該想著憂患。 歡樂(lè)而不廢正事，賢良的人經(jīng)常奮勉。[4]106-107

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Characteristics of Degradation of Lignocellulose and Microbial Community Diversity during Fermentation of Wolfberry Branches Substrate

FENG Haiping1YANG Dongyan1BAI Shenghu2XIE Hua1LIU Xiaomei2PEI Hongxia1
(1.InstituteofGermplasmResources,NingxiaAcademyofAgricultureandForestryScience,Yinchuan750002,China2.GuyuanYuanzhouDistrictAgriculturalTechnologyPromotionCenter，Guyuan756000,China)

The Chinese wolfberry branch, normally as agricultural wastes, is one of the most important renewable and reuseable resources of plant fibers in Ningxia. To improve the efficiency of wolfberry branch utilization, the characteristics of lignocellulose degradation, microbial community metabolism and diversity were studied during the fermentation of wolfberry branches substrate. By design of orthogonal experiment, wolfberry powder branches and sophora alopecuroides stem powder mixed in ratio of 4∶1 were used to study the influence of fermentative factors on microbial community structure and diversity during the fermentation by Biolog-ECO system. The results showed that at the end of the fermentation, the degradation rates of cellulose, hemicellulose and lignin were stayed above 15%, 19% and 10%, respectively. The treatment, which added oil cake and inoculated with coarse cellulose degrading bacteria, got the higher degradation rates of lignocellulose at temperature of 60℃, moisture content of 60%, and the degradation rates of cellulose, hemicellulose and lignin were 18.12%～19.22%, 23.55%～25.21% and 13.87%～14.24%, respectively, which were increased significantly than those of the other treatments; microbial activity and diversity during high temperature period were increased. Average well color development of microbes were 1.019, 1.062, 0.943 and 1.117, and Shannon-Wiener index, Simpson index and richness index of microbes were 2.321～2.365, 0.930～0.941 and 18.78～20.33, respectively. The ability to metabolize microorganism on part of carbon source was improved, which resulted in promoting degradation of organic matter.

wolfberry branches powder； lignocellulose; degradation； microbes； community diversity； average well color development

2017-03-13

2017-03-31

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31501803)和寧夏農(nóng)林科學(xué)院科技創(chuàng)新先導(dǎo)資金項(xiàng)目(NKYQ-16-05)

馮海萍(1981—)，女，助理研究員，主要從事蔬菜生理及無(wú)土栽培研究，E-mail: fenghaiping2005@163.com

謝華(1965—)，男，研究員，主要從事蔬菜學(xué)研究，E-mail: xiehua0002@163.com

10.6041/j.issn.1000-1298.2017.05.039

TQ353.4+2; S317

A

1000-1298(2017)05-0313-07