木質(zhì)纖維分解菌群篩選及其對(duì)秸稈分解與畜禽糞便除臭能力評(píng)價(jià)

楊巧麗，姚 拓，王得武，滾雙寶*

（1．甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，甘肅蘭州730070；2．甘肅省畜牧獸醫(yī)研究所，甘肅平?jīng)?44000；3．甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院，甘肅蘭州730070）

木質(zhì)纖維分解菌群篩選及其對(duì)秸稈分解與畜禽糞便除臭能力評(píng)價(jià)

楊巧麗1，2，姚 拓3，王得武1，滾雙寶1*

（1．甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，甘肅蘭州730070；2．甘肅省畜牧獸醫(yī)研究所，甘肅平?jīng)?44000；3．甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院，甘肅蘭州730070）

為獲得高效的木質(zhì)纖維素分解菌群，并研究該菌群的分解能力及對(duì)畜禽糞便利用能力。以牛、雞糞混合儲(chǔ)糞池中土樣為材料，利用限制性培養(yǎng)技術(shù)篩選了一組木質(zhì)纖維素分解菌群；以未經(jīng)化學(xué)處理的秸稈（小麥秸稈、稻草秸稈、玉米秸稈）為材料，利用失重法測(cè)定木質(zhì)纖維素分解菌群的分解能力及抗雜菌污染能力；以自然風(fēng)干的畜禽糞便為唯一營(yíng)養(yǎng)源，初步評(píng)定了該菌群對(duì)畜禽糞便的利用能力和除臭能力。結(jié)果表明，篩選的木質(zhì)纖維素分解菌群48 h將培養(yǎng)基內(nèi)濾紙崩解成糊狀，濾紙分解率達(dá)84．55%；滅菌條件下接種木質(zhì)纖維素分解菌群培養(yǎng)6 d，小麥秸稈、稻草秸稈、玉米秸稈總重量分別減少47．00%，48．62%，50．21%，接入雜菌條件下接種木質(zhì)纖維素分解菌群培養(yǎng)6 d，小麥秸稈、稻草秸稈、玉米秸稈總重量分別減少42．14%，44．99%，53．74%；分別以5 g的豬糞、3 g的雞糞為唯一營(yíng)養(yǎng)源制作100 m L糞便培養(yǎng)液（添加0．35%濾紙），接入木質(zhì)纖維素分解菌群后，濾紙分別在第3天和第4．5天被分解成糊狀，第8天糞便培養(yǎng)液臭味強(qiáng)度（微弱臭氣味）較對(duì)照（強(qiáng)烈臭氣味）明顯減弱。木質(zhì)纖維素分解菌群能高效降解未經(jīng)化學(xué)處理的玉米秸稈等木質(zhì)纖維材料，抗外來雜菌能力強(qiáng)，能夠利用畜禽糞便快速分解纖維素，并具有一定的除臭能力，在農(nóng)業(yè)廢棄資源無害化處理及資源化利用等領(lǐng)域具有研究和開發(fā)價(jià)值。

木質(zhì)纖維素分解；菌群；農(nóng)業(yè)廢棄資源；秸稈；畜禽糞便；除臭

我國(guó)農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄資源極其豐富，其中以畜禽糞便和秸稈所占比例最大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2006年我國(guó)畜禽糞便總產(chǎn)量約為32×108t［1］。我國(guó)農(nóng)作物秸稈資源年產(chǎn)量7×108t，占世界總量的25%，其中以玉米稈、稻稈、麥稈為主，約占秸稈資源的75．6%［2-4］。由于農(nóng)業(yè)廢棄資源中含有大量木質(zhì)纖維素等難分解物質(zhì)，使得這些廢棄資源在實(shí)際生產(chǎn)中難以有效利用，并已成為威脅我國(guó)環(huán)境安全的主要污染源。另外，畜禽糞便產(chǎn)生的大量惡臭氣體對(duì)人畜及周邊的環(huán)境造成極為不利的影響［5］，也已成為環(huán)境公害之一［6］，研究去除惡臭物質(zhì)的技術(shù)，成為當(dāng)前科研工作者的一項(xiàng)緊迫任務(wù)。

木質(zhì)纖維素自身分子量大，木質(zhì)素、半纖維素及纖維素相互纏結(jié)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，性質(zhì)穩(wěn)定［7-9］，自然條件下極難分解。以往木質(zhì)纖維素分解菌的研究多針對(duì)堿等化學(xué)方法預(yù)處理后的秸稈，如王洪媛和范丙全［10］篩選的一株擴(kuò)張青霉，對(duì)2%NaOH處理后的小麥秸稈10 d分解率為56．3%。王偉東等［11］利用菌種協(xié)同理念篩選的菌群對(duì)經(jīng)過NaOH預(yù)處理后的秸稈等天然木質(zhì)纖維原料有極強(qiáng)的分解能力，其中復(fù)合系WSC-6接種3 d后對(duì)經(jīng)過堿處理的稻草秸稈分解率達(dá)81．3%。李培培等［12］篩選的秸稈還原菌群ADS-3，對(duì)用1%NaOH處理的小麥（Triticum aestivum）、水稻（Oryza sativa）和玉米（Zea mays）三大農(nóng)作物秸稈都有穩(wěn)定高效的分解能力。劉長(zhǎng)莉等［13］篩選的常溫纖維素分解菌群能夠在5 d內(nèi)分解1．5%NaOH處理的水稻秸稈總重量的39．6%。雖然NaOH預(yù)處理具有脫木素和降低結(jié)晶度的作用［2］，能有效提高木質(zhì)纖維材料的分解率，但需要中和及回收等工序，實(shí)際應(yīng)用受到一定的限制，目前有關(guān)針對(duì)未經(jīng)任何化學(xué)方法處理的天然木質(zhì)纖維素材料分解利用的報(bào)道較少［3］。利用微生物除臭劑具有成本低廉、無二次污染等特點(diǎn)，已成為治理惡臭的一個(gè)重要研究方向，目前使用的除臭微生物菌劑主要以直接分離篩選單菌株或?qū)Ψ蛛x的單菌株簡(jiǎn)單組合的方式獲得。陳麗園等［14］篩選的菌株10MG能使豬糞氨氣和硫化氫氣體的釋放量分別降低67．95%和26．6%。由于臭氣成分復(fù)雜，單一微生物除臭效果有限，多種微生物共同作用往往具有更強(qiáng)的除臭效果。葉芬霞等［15］篩選的3株微生物經(jīng)混合培養(yǎng)，制成復(fù)合微生物除臭劑對(duì)豬糞、雞糞和牛糞中NH3的去除率達(dá)80%以上，H2S的去除率達(dá)65%以上。高華等［16］篩選的6株除臭菌經(jīng)混合培養(yǎng)得到的除臭菌劑對(duì)畜禽糞便也具有較強(qiáng)的除臭能力。穩(wěn)定的微生物系統(tǒng)是保證除臭效果的一個(gè)重要因素，但通過直接分離篩選單菌株或?qū)Ψ蛛x的單菌株簡(jiǎn)單組合的方式得到的除臭菌劑，在功能及穩(wěn)定性等方面有一定的局限性。此外，實(shí)驗(yàn)室條件下得到的各種高效微生物菌劑，實(shí)際應(yīng)用中還受環(huán)境條件、土著菌及營(yíng)養(yǎng)條件等因素的限制，不一定都能夠達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，有些效果微乎其微，甚至是完全失敗的。

本研究以牛、雞糞混合儲(chǔ)糞池中微生物為菌源，以微生物協(xié)同作用為出發(fā)點(diǎn)，通過傳代與組配的方式篩選了一組木質(zhì)纖維素分解菌群，以未經(jīng)化學(xué)處理的秸稈為材料，研究了該菌群對(duì)木質(zhì)纖維素的分解能力及抗外來雜菌污染能力，并以自然風(fēng)干的畜禽糞便為唯一營(yíng)養(yǎng)源，初步探討了該菌群對(duì)畜禽糞便的利用能力及除臭能力，以期為其在秸稈還田、堆肥、沼氣原料預(yù)處理及畜禽糞便除臭等領(lǐng)域的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1．1 材料

1．1．1 菌種來源 土樣采自甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物養(yǎng)殖場(chǎng)連續(xù)使用8 a的牛、雞糞混合儲(chǔ)糞池。

1．1．2 培養(yǎng)基［16-17］蛋白胨5 g，酵母膏5 g，纖維素（新華濾紙）5 g，NaCl 5 g，CaCO32 g，K2HPO41 g，MgSO4·7 H2O 0．5 g，F(xiàn)eSO4·7 H2O 0．5 mg，MnSO4·H2O 0．16 mg，ZnSO4·7 H2O 0．16 mg，CoCl20．2 mg，加蒸餾水至1000 m L，p H 7．0，121℃滅菌25 min。

1．1．3 纖維材料 濾紙使用前以1%醋酸浸泡過夜，用蒸餾水沖洗至中性，80℃烘干備用。小麥秸稈、稻草秸稈和玉米秸稈粉碎過1 mm篩，80℃烘至恒重，備用。

1．1．4 雜菌溶液 取800 m L蒸餾水，加入100 g堆肥原料、100 m L生活廢水和5 g NaCl，150 r／min振蕩30 min，靜止30 min后取上清液，即雜菌溶液。

1．1．5 糞便來源 豬糞采自甘肅省蘭州豬場(chǎng)糞池（100日齡長(zhǎng)大二元雜交系肥育豬糞便），雞糞采自甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物養(yǎng)殖場(chǎng)糞池（40日齡AA肉仔雞糞便），自然風(fēng)干，備用。

1．2 木質(zhì)纖維素分解菌群的篩選

于2012年9月—2013年1月，從儲(chǔ)糞池不同采樣點(diǎn)（4個(gè)）各取土樣5 g，分別接入100 m L培養(yǎng)基內(nèi)培養(yǎng)（每組設(shè)6個(gè)重復(fù)），命名為第1代，待培養(yǎng)液中濾紙分解至不再明顯變化，取其菌液5 m L接入新鮮培養(yǎng)基（見1．1．2），命名為第2代，重復(fù)接種，依次為3，4，……，n代。培養(yǎng)條件：28～34℃，80 r／min微振，微厭氧。根據(jù)濾紙條的斷裂程度初步判斷各組初篩菌群的降解效果：＋濾紙邊緣膨脹；＋＋為濾紙邊緣不定形；＋＋＋濾紙整體不定形；＋＋＋＋濾紙成團(tuán)糊狀；＋＋＋＋＋濾紙完全成糊狀。

對(duì)篩選得到的木質(zhì)纖維素分解菌群培養(yǎng)2 d，測(cè)定濾紙的失重量（分解量），計(jì)算失重率（分解率），具體方法如下：參考測(cè)定飼料粗纖維使用的尼龍袋技術(shù)［18］及測(cè)定土壤纖維分解強(qiáng)度使用的尼龍網(wǎng)袋法［19］，利用38μm尼龍袋過濾培養(yǎng)基，再用蒸餾水沖洗，80℃烘干至恒重，計(jì)算。纖維材料分解率＝（纖維材料原質(zhì)量＋濾袋質(zhì)量－烘干后纖維材料與濾袋質(zhì)量和）／纖維材料原質(zhì)量×100%。

1．3 木質(zhì)纖維素分解菌群對(duì)秸稈分解能力的測(cè)定

1．3．1 滅菌條件下木質(zhì)纖維素分解菌群對(duì)秸稈分解能力的測(cè)定 分別稱取小麥秸稈、稻草秸稈、玉米秸稈1 g為培養(yǎng)基唯一碳源制作100 m L培養(yǎng)基，接入5 m L雜菌溶液，滅菌后接入5 m L木質(zhì)纖維素分解菌群，培養(yǎng)條件同1．2，分別在第3，6，9和12天測(cè)定不同纖維材料的失重量（分解量），計(jì)算失重率（分解率），測(cè)定方法同1．2。

1．3．2 接入雜菌條件下木質(zhì)纖維素分解菌群對(duì)秸稈分解能力的測(cè)定 分別稱取小麥秸稈粉、稻草秸稈粉、玉米秸稈粉1 g為培養(yǎng)基唯一碳源制作100 m L培養(yǎng)基，接入5 m L雜菌溶液和5 m L木質(zhì)纖維素分解菌群，整個(gè)過程不做任何加熱及滅菌處理，培養(yǎng)及測(cè)定方法同1．3．1。

1．4 木質(zhì)纖維素分解菌群對(duì)畜禽糞便利用能力及除臭能力的評(píng)定

取豬糞2．5，5．0，7．5 g，雞糞1．5，3．0，4．5 g，分別添加0．35 g濾紙（調(diào)節(jié)反應(yīng)體系碳氮比；其形狀變化能夠直觀的反映木質(zhì)纖維素分解菌群對(duì)纖維素的分解能力，從而評(píng)定該菌群對(duì)畜禽糞便的利用能力），加蒸餾水至100 m L（即為糞便培養(yǎng)液），分別接入5 m L木質(zhì)纖維素分解菌群（糞便培養(yǎng)液中接入5 m L滅活的木質(zhì)纖維素分解菌群作為對(duì)照），進(jìn)行培養(yǎng)，培養(yǎng)條件同1．2，期間每隔12 h觀察一次濾紙的分解效果。

培養(yǎng)8 d后，打開培養(yǎng)液封口膜，由嗅辨小組（10名研究生組成，均無吸煙或嗅覺障礙，5女5男，年齡在20～27歲之間）對(duì)濾紙分解速度最快的組別及相應(yīng)的對(duì)照進(jìn)行臭味強(qiáng)度評(píng)定（評(píng)定時(shí)掩蓋樣品的標(biāo)簽，使測(cè)定者不知道哪個(gè)是實(shí)驗(yàn)組哪個(gè)是對(duì)照組，以消除心理影響），評(píng)定按6個(gè)等級(jí)進(jìn)行：無臭味；勉強(qiáng)感覺到臭味；微弱臭氣味；明顯臭氣味；強(qiáng)烈臭氣味；難以忍受的臭氣味。

1．5 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2003軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和繪圖，采用SPSS 18．0統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2．1 木質(zhì)纖維素分解菌群的篩選

從儲(chǔ)糞池不同采樣點(diǎn)采集的土樣，初篩得到4組菌群（表1）。培養(yǎng)過程中發(fā)現(xiàn)，菌群X1第1代分解速度最快，240 h將濾紙分解成糊狀，此后隨著培養(yǎng)代數(shù)的增加，濾紙分解成糊所需時(shí)間迅速縮短，第7代48 h左右可將濾紙分解成糊狀（菌群X2和菌群X3呈類似趨勢(shì)）。培養(yǎng)至第13代發(fā)現(xiàn)菌群X2的濾紙分解能力出現(xiàn)較嚴(yán)重的退化，第20代以后，菌群X1和菌群X3的濾紙分解能力也出現(xiàn)了不同程度的退化，推斷可能是由于傳代過程中丟失一些菌種，或菌群分泌的代謝產(chǎn)物積累過多所致。整個(gè)篩選過程，菌群X4對(duì)濾紙分解能力較差（濾紙變軟、邊緣崩解跡象，但始終不能徹底分解濾紙）。

取4組初篩菌群第15代時(shí)的菌液等比例混合接入新鮮培養(yǎng)基，進(jìn)行培養(yǎng)，得到新的菌群（命為第16代），并繼續(xù)傳代培養(yǎng)24代，期間淘汰分解能力差、衰退嚴(yán)重及分解能力不穩(wěn)定的菌群。前后共計(jì)40代傳代培養(yǎng)，最終獲得了一組高效、穩(wěn)定的菌群，由圖1可以看出，該菌群在組配初期（第16代），對(duì)濾紙的分解能力極強(qiáng)，36 h可將濾紙分解為糊狀，傳代中后期對(duì)濾紙分解能力逐漸穩(wěn)定，48 h能將濾紙分解呈糊狀，此時(shí)測(cè)得濾紙分解率達(dá)84．55%。

2．2 木質(zhì)纖維素分解菌群對(duì)秸稈的分解能力

2．2．1 滅菌條件下木質(zhì)纖維素分解菌群對(duì)秸稈的分解能力 滅菌條件下，接入木質(zhì)纖維素分解菌群培養(yǎng)3 d，3種秸稈的分解率達(dá)40%左右，此后隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，分解速度及相對(duì)分解量迅速下降，表明旺盛分解主要集中在前3 d。木質(zhì)纖維素分解菌群12 d內(nèi)對(duì)3種秸稈的分解率均高于52%，對(duì)玉米秸稈的分解率高達(dá)58．06%，顯著高于對(duì)小麥秸稈和稻草秸稈的分解率（表2）。

2．2．2 接入雜菌條件下木質(zhì)纖維素分解菌群對(duì)秸稈的分解能力 培養(yǎng)基蛋白胨和酵母膏含量較高，營(yíng)養(yǎng)條件良好，接入雜菌且不做加熱及滅菌處理的條件下，雜菌大量生長(zhǎng)。尤其在發(fā)酵前期，木質(zhì)纖維素分解菌群需要快速增殖，是降解反應(yīng)得以維持的關(guān)鍵階段，體系內(nèi)菌間競(jìng)爭(zhēng)激烈，木質(zhì)纖維素分解菌群3 d內(nèi)對(duì)小麥秸稈、稻草秸稈和玉米秸稈的分解率分別為36．02%，41．41%和44．44%，表明木質(zhì)纖維素分解菌群在大量雜菌存在的條件下具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，分解強(qiáng)度逐漸降低，分解速度及相對(duì)分解量呈迅速下降趨勢(shì)，12 d內(nèi)對(duì)3種秸稈的分解率均高于46%，對(duì)玉米秸稈的分解率高達(dá)56．79%（表3）。

由表2和表3可知，滅菌條件下與接入雜菌條件下分別接種木質(zhì)纖維素分解菌群后，3種秸稈的分解量及分解率變化趨勢(shì)相近：前3 d分解強(qiáng)度最高，隨培養(yǎng)時(shí)間延長(zhǎng)，分解強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)。培養(yǎng)前期（0～3 d），木質(zhì)纖維素分解菌群在接入雜菌條件下對(duì)稻草秸稈和玉米秸稈的分解強(qiáng)度高于滅菌條件下的水平；培養(yǎng)中后期（9～12 d），木質(zhì)纖維素分解菌群對(duì)3種秸稈在滅菌條件下的分解強(qiáng)度高于接入雜菌條件下的水平，表明外來雜菌不一定對(duì)木質(zhì)纖維素分解菌群的分解性能起抑制作用，也表明木質(zhì)纖維素分解菌群的組成菌種間及菌群與外來雜菌間作用機(jī)理極為復(fù)雜。

2．3 木質(zhì)纖維素分解菌群對(duì)畜禽糞便的利用能力及除臭能力

木質(zhì)纖維素分解菌群的營(yíng)養(yǎng)完全由畜禽糞便提供，濾紙的分解效果能夠較直觀反映木質(zhì)纖維素分解菌的活性及對(duì)畜禽糞便的利用能力。由表4可知，豬糞添加量為5%時(shí)，濾紙?jiān)诘?天分解呈糊狀；雞糞添加量為3%時(shí)，濾紙?jiān)诘?．5天分解呈糊狀，不同糞便添加量下對(duì)照組的濾紙?jiān)诘?天時(shí)邊緣膨脹或呈不定形，但始終未被完全分解，表明木質(zhì)纖維素能夠利用畜禽糞便的營(yíng)養(yǎng)成分高效分解纖維素。自然風(fēng)干的糞便中還帶有大量的土著微生物，濾紙能夠快速被分解，表明木質(zhì)纖維素分解菌群在大量土著菌存在的條件下仍具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

第8天由10名嗅辨人員對(duì)豬糞添加量為5．0%，雞糞添加量為3．0%的糞便培養(yǎng)液及其相應(yīng)的對(duì)照進(jìn)行臭味強(qiáng)度評(píng)定。統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表5，接入木質(zhì)纖維素分解菌群的培養(yǎng)液臭味強(qiáng)度（微弱臭氣味）較對(duì)照（強(qiáng)烈臭氣味）明顯減弱，表明木質(zhì)纖維素分解菌群對(duì)畜禽糞便有一定的除臭作用。

3 討論

3．1 木質(zhì)纖維素分解菌群的篩選

本研究通過長(zhǎng)期傳代與組配相結(jié)合的方式，篩選優(yōu)勢(shì)菌種，提高其菌間協(xié)同作用。以該方式獲得的木質(zhì)纖維素分解菌群本身就是一個(gè)微生態(tài)系統(tǒng)，菌群內(nèi)微生物個(gè)體之間協(xié)同作用強(qiáng)，功能穩(wěn)定、抗外界的干擾能力強(qiáng)，具有純培養(yǎng)的微生物無法比擬的優(yōu)勢(shì)［12］。

3．2 木質(zhì)纖維素分解菌群對(duì)秸稈的分解能力

滅菌條件下和接入雜菌條件下，木質(zhì)纖維素分解菌群對(duì)小麥秸稈、稻草秸稈、玉米秸稈3 d分解率分別達(dá)37．53%，39．51%，42．80%和36．02%，41．41%，44．44%。與王洪媛和范丙全［10］篩選的單菌株以及王慧等［3］篩選的復(fù)合系XDC-2，王偉東等［11］篩選的復(fù)合系WSC-6，李培培等［12］篩選的復(fù)合系A(chǔ)DS-3和劉長(zhǎng)莉等［13］篩選的纖維素菌群復(fù)合系相比，本研究篩選的菌群具有反應(yīng)溫度適中、反應(yīng)底物無需化學(xué)處理、前期秸稈分解速度快、抗雜菌污染能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。

小麥秸稈、稻草秸稈和玉米秸稈均屬天然高有機(jī)分子材料，其化學(xué)組成不同，木質(zhì)纖維素分解菌群對(duì)其分解強(qiáng)度有差異，3種秸稈的分解率次序?yàn)橛衩捉斩挘镜静萁斩挘拘←溄斩挘衩捉斩捲谂囵B(yǎng)中后期（3～12 d）的分解量及分解率均高于小麥秸稈及稻草秸稈，推斷木質(zhì)纖維素分解菌群的該特性可能與菌源采集環(huán)境有關(guān)：儲(chǔ)糞池中碳源主要以動(dòng)物（牛）過腹的玉米秸稈為主，長(zhǎng)期在該條件下生長(zhǎng)的木質(zhì)纖維素分解菌可能對(duì)玉米秸稈有較強(qiáng)的分解能力。

3．3 木質(zhì)纖維素分解菌群對(duì)畜禽糞便的利用能力及除臭能力

長(zhǎng)期堆放牛糞、雞糞的混合儲(chǔ)糞池含有大量的木質(zhì)纖維、粗蛋白及微生物所需的各種元素，木質(zhì)纖維素分解菌富集，這也是本研究所篩菌群菌株組成多樣性及菌群高效性的基礎(chǔ)。由于木質(zhì)纖維素菌群菌源來自牛、雞糞混合儲(chǔ)糞池，推斷該菌群對(duì)畜禽糞便微環(huán)境可能有較好利用及適應(yīng)能力。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，木質(zhì)纖維素分解菌群利用培養(yǎng)液中糞便（豬糞、雞糞）作為營(yíng)養(yǎng)源，3．0～4．5 d能將培養(yǎng)液中濾紙分解成糊狀，說明該菌群能夠利用糞便中的營(yíng)養(yǎng)成分高效分解纖維素，同時(shí)也說明該菌群對(duì)糞便環(huán)境具有較好的適應(yīng)和利用能力，期間糞便中的木質(zhì)纖維素可能也有一部分被分解，但具體分解量還有待于進(jìn)一步測(cè)定。此外，自然風(fēng)干的畜禽糞便中有大量的土著微生物（包括畜禽胃腸道微生物［20］及通過空氣和人工操作傳播至糞便中的微生物），該條件下木質(zhì)纖維素分解菌群能夠利用畜禽糞便高效分解纖維素，進(jìn)一步證明木質(zhì)纖維素分解菌群功能的穩(wěn)定性。

畜禽糞便臭氣是許多單一臭氣物質(zhì)復(fù)雜相互作用的產(chǎn)物，其成分主要包括揮發(fā)性脂肪酸（VFA）、酸類（Acids）、醇類（Alcohls）、酚類（Phenols）、醛類（Aldehydes）、酮類（Ketones）、酯類（Esters）、胺類（Amines）、硫醇類（Mercaptans）及含氮雜環(huán)化合物等［21-22］。研究表明，豬糞產(chǎn)生的氣體超過168種，而且其中的大部分與臭味相關(guān)［5，23-24］，很難根據(jù)一種或數(shù)種主要成分來準(zhǔn)確地描述畜禽糞便臭氣的質(zhì)和量［6］。嗅覺雖然不能對(duì)臭氣組分質(zhì)化和量化評(píng)定，但其具有操作簡(jiǎn)單和綜合性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。本研究對(duì)臭氣未作稀釋處理，利用嗅覺初步評(píng)定了木質(zhì)纖維素分解菌群除臭能力，結(jié)果發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組較對(duì)照組臭氣強(qiáng)度降低了近兩個(gè)等級(jí)（臭味從強(qiáng)烈到微弱），說明木質(zhì)纖維素分解菌群對(duì)豬糞、雞糞臭氣中部分惡臭組分具有極強(qiáng)的去除能力（畜禽糞便產(chǎn)生的惡臭物質(zhì)具備特異性，稀釋幾百倍后，即使?jié)舛群艿偷珰馕讹@著［6］?？梢娔举|(zhì)纖維素分解菌群在畜禽糞便除臭領(lǐng)域具有研究與開發(fā)潛力，但其除臭效果還有待于進(jìn)一步質(zhì)化和量化測(cè)定。

畜禽糞便產(chǎn)生的臭氣組成復(fù)雜，種類多樣，僅依靠一種或幾種微生物很難達(dá)到理想的去除效果。在實(shí)際生產(chǎn)中，微生物除臭菌劑只有成為優(yōu)勢(shì)菌后才能發(fā)揮其作用，因此穩(wěn)定的微生物系統(tǒng)是保證除臭效果的一個(gè)重要因素。本研究以長(zhǎng)期堆放牛糞、雞糞的儲(chǔ)糞池中的微生物為菌源，利用傳代培養(yǎng)的方式，得到的木質(zhì)纖維素分解菌群功能穩(wěn)定，菌間協(xié)同作用強(qiáng)，更有利于除臭作用的發(fā)揮，這對(duì)現(xiàn)階段除臭微生物篩選方法的改進(jìn)具有一定的參考價(jià)值。

3．4 研究展望

微生物菌劑功能的穩(wěn)定性、抵抗外來雜菌污染能力、對(duì)特定環(huán)境的適應(yīng)性及可利用營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的經(jīng)濟(jì)適用性等特征是評(píng)價(jià)其利用價(jià)值的重要指標(biāo)。本研究篩選的木質(zhì)纖維素分解菌群能夠高效降解未經(jīng)化學(xué)處理的玉米秸稈等天然木質(zhì)纖維原料，其功能穩(wěn)定、抗逆性強(qiáng)，在雜菌數(shù)量及種類豐富的條件下具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，并能有效的利用自然風(fēng)干的畜禽糞便分解纖維素，同時(shí)還對(duì)畜禽糞便具有一定的除臭能力。因此，在堆肥、秸稈還田、沼氣原料預(yù)處理、秸稈類粗飼料加工、規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)廢水處理及發(fā)酵床菌種制備等領(lǐng)域具有較高的研究與開發(fā)價(jià)值。

Reference：

［1］ Niu J L，Li Y M，Chen Q．Organic Solid Waste Fertilizer Utilization Technology［M］．Beijing：Chemical Industrial Press，2010：3．

［2］ Qu Y B．Lignocellulose Degradation Enzyme and Biological Refining［M］．Beijing：Chemical Industrial Press，2011：6-198．

［3］ Wang H，Liu X P，Guo P，et al．Degradation of rice straw without chemical pretreatment by a composite microbial system XDC-2．Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering，2011，27（Supp．1）：86-90．

［4］ Lal R．World crop residues production and implications of its use as a biofuel．Environment International，2005，31（4）：575-584．

［5］ Blanes-Vidal V，Hansen M N，Sousa P．Reduction of odor and odorant emissions from slurry stores by means of straw covers．Journal of Environmental Quality，2009，38（4）：1518-1527．

［6］ Chen M，Yang Y Q，Deng S F，et al．Soil biological filter deodorization device for livestock and poultry breeding houses．Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering，2012，28（7）：208-213．

［7］ Duffs J B，Murray W D．Bioconversion of forest products industry waste cellulosics to fuel ethanol：A review．Bioresource Technology，1996，55（1）：1-33．

［8］ Lee D，Yu A H C，Saddler J N．Evaluation of cellulose recycling strategies for the hydrolysis of lignocellulosic substrates．Biotechnology and Bioengineering，1995，45（4）：328-336．

［9］ Dong C F，Ding C L，Xu N X，et al．Research on the feeding quality and related stem morphological traits of rice（Oryza sativa）straw．Acta Prataculturae Sinica．2013，22（4）：83-88．

［10］ Wang H Y，F(xiàn)an B Q．Screening of three straw-cellulose degrading microorganism．Acta Microbiologica Sinica，2010，50（7）：870-875．

［11］ Wang W D，Wang X F，Li Y H，et al．Microbial component diversity and capacity of lignocellulose degradation of composite bacterial system WSC-6．Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering，2007，23（10）：210-215．

［12］ Li P P，Han B W，Cao Y Z，et al．Functional stability and straw-degrading enhancement of a microbial community．Journal of China Agricultural University，2011，16（5）：45-49．

［13］ Liu C L，Wang X F，Guo P，et al．Construction of a normal temperature straw-rotting microbial community and its character in degradation of rice straw．Scientia Agricultura Sinica，2010，43（1）：105-111．

［14］ Chen L Y，Wu D，Xia L Z，et al．Isolating and screening of deodorant microorganism of pig livestock and poultry manure．Animal Husbandry and Veterinary Medicine，2008，40（12）：59-61．

［15］ Ye F X，Zhu R F，Ye Y F，et al．Preparation of complex microbial adsorbent for deodorization and its application to deodorization．Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering，2008，40（12）：59-61．

［16］ Gao H，Qin Q J，Gu J，et al．Preparation of complex microbial adsorbent for deodorization and its application to deodorization．Transactions of the Chinese Society of Agricutural Engineering，2004，32（11）：59-64．

［17］ Wang D W，Yao T，Yang Q L，et al．Characteristics and selection of efficient lignocellulose degradation microbial community．Chinese Journal of Eco-Agriculture，2013，21（5）：621-627．

［18］ Fan C G，Zhang X Q，Zhang J G，et al．Identification of QTLs for nutrient contents of rice as forage．Acta Prataculturae Sinica，2010，19（4）：142-148．

［19］ Dai Z G，Lu JG，Li X K，et al．Nutrient release characteristic of different crop straws manure．Transactions of the Chinese Society of Agrcultural Engineering，2010，6（6）：272-276．

［20］ Jiang Y，Cao Y R，Han L，et al．Diversity and bioactivity of culturable actinobacteria from animal feces．Acta Microbiologica Sinica，2012，52（10）：1282-1289．

［21］ Zhu J，Riskowski G L，Torremorell M．Volatile fatty acids as odor indicators in swine manure-a critical review．Transactions of the ASAE，1999，42（1）：175-182．

［22］ Rappert S，Muller R．Odor compounds in waste gas emissions from agricultural operations and food industries．Waste Management，2005，25（9）：887-907．

［23］ Mackie R I，Stroot P G，Varel V H．Biochemical identification and biological origin of key odor components in livestock waste．Journal of Animal Science，1998，76（5）：1331-1342．

［24］ Chen L，Hoff S，Cai L，et al．Evaluation of wood chip-based biofilters to reduce odor，hydrogen sulfide，and ammonia from swine barn ventilation air．Journal of the Air＆Waste Management Association，2009，59（5）：520-530．

［1］ ?？×?，李彥明，陳清．固體有機(jī)廢棄物肥料化利用技術(shù)［M］．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010：3．

［2］ 曲音波．木質(zhì)纖維素降解酶與生物煉制［M］．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011：6-198．

［3］ 王慧，劉小平，郭鵬，等．復(fù)合菌系XDC-2分解未經(jīng)化學(xué)處理的水稻秸稈．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2011，27（增刊1）：86-90．

［6］ 陳敏，楊有泉，鄧素芳，等．畜禽養(yǎng)殖舍生物土壤濾體除臭裝置．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2012，28（7）：208-213．

［9］ 董臣飛，丁成龍，許能祥，等．稻草飼用品質(zhì)及莖稈形態(tài)特征的研究．草業(yè)學(xué)報(bào)，2013，22（4）：83-88．

［10］ 王洪媛，范丙全．三株高效秸稈纖維素降解真菌的篩選及其降解效果．微生物學(xué)報(bào)，2010，50（7）：870-875．

［11］ 王偉東，王小芬，李玉花，等．復(fù)合系WSC-6的菌種組成特性及其木質(zhì)纖維素分解能力．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2007，23（10）：210-215．

［12］ 李培培，韓寶文，曹燕篆，等．一組秸稈分解菌群的穩(wěn)定性及對(duì)還田秸稈的促腐效果．中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，16（5）：45-49．

［13］ 劉長(zhǎng)莉，王小芬，郭鵬，等．常溫秸稈還田菌群的篩選及分解稻稈特性研究．中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，43（1）：105-111．

［14］ 陳麗園，吳東，夏倫志，等．畜禽糞便除臭微生物的分離與篩選．畜牧與獸醫(yī)，2008，40（12）：59-61．

［15］ 葉芬霞，朱瑞芬，葉央芳．復(fù)合微生物吸附除臭劑的制備及其除臭應(yīng)用．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2008，24（8）：254-257．

［16］ 高華，秦清軍，谷潔，等．除臭菌劑在家禽糞便無害化處理中的效果研究．西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2004，32（11）：59-64．

［17］ 王得武，姚拓，楊巧麗，等．高效木質(zhì)纖維素分解菌群篩選及其酸堿調(diào)節(jié)能力研究．中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2013，21（5）：621-627．

［18］ 范傳廣，張向前，張建國(guó)，等．水稻飼料營(yíng)養(yǎng)含量的QTL定位分析．草業(yè)學(xué)報(bào)，2010，19（4）：142-148．

［19］ 戴志剛，魯劍巍，李小坤，等．不同作物還田秸稈的養(yǎng)分釋放特征試驗(yàn)．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2010，6（6）：272-276．

［20］ 姜怡，曹艷茹，韓力，等．五種動(dòng)物糞便純培養(yǎng)放線菌的多樣性及生物活性．微生物學(xué)報(bào)，2012，52（10）：1282-1289．

Screening of lignocellulose degrading microbial communities for their ability to deodorize livestock and poultry wastes

YANG Qiaoli1，2，YAO Tuo3，WANG Dewu1，GUN Shuangbao1*
1.College of Animal Science and Technology，Gansu Agricultural University，Lanzhou 730070，China；2.Animal Husbandry and Veterinary Institute of Gansu Province，Pingliang 744000，China；3.Pratacultural College，Gansu Agricultural University，Lanzhou 730070，China

This study aimed to screen microbial communities that can efficiently decompose lignocellulose，as well as determine their ability to deodorize odor of livestock waste．Composted cattle and chicken feces samples were used to cultivate lignocellulose degrading microbial communities based on a restrictive culture technique．These microbes were mixed with unprocessed straws（wheat，rice and corn）．Subsequently，weight loss was used to evaluate the capability of the microbes to decompose lignocellulose and resist microbial contamination．Naturally dried livestock wastes were also used to investigate the ability of these microbes to utilize and deodorize livestock and poultry wastes．Six days after inoculating with lignocellulose microbial communities，weight loss of wheat，rice and corn straw reached 47．00%，48．62%and 50．21%，respectively．In contrast，the weight loss of these straws was 42．14%，44．99%，and 53．74%for wheat，rice and corn respectively in the absence of inoculation．Lignocellulose microbial communities cultivated in excrement nutrient solutions（100 m L）（containing 5 g of swine manure，or 3 g of chicken manure，or 0．35%filter paper）were able to reduce odor intensity after 8 days．In conclusion，lignocellulose microbial communities screened in this study efficiently decomposed cellulose in different straws without chemical pretreatment and were able to resist other bacteria．They were also able to deodorize odor from livestock and poultry wastes．

lignocellulose degradation；microbial community；agricultural waste resources；straw；animal excrement；deodorization

10．11686／cyxb20150124 http：／／cyxb．lzu．edu．cn

楊巧麗，姚拓，王得武，滾雙寶．木質(zhì)纖維分解菌群篩選及其對(duì)秸稈分解與畜禽糞便除臭能力評(píng)價(jià)．草業(yè)學(xué)報(bào)，2015，24（1）：196-203．

Yang Q L，Yao T，Wang D W，Gun S B．Screening of lignocellulose degrading microbial communities for their ability to deodorize livestock and poultry wastes．Acta Prataculturae Sinica，2015，24（1）：196-203．

2013-12-23；改回日期：2014-04-21

“十二五”農(nóng)村領(lǐng)域國(guó)家科技計(jì)劃課題（No．2012BAD14B10-5），甘肅省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新項(xiàng)目（No．GNCX-2012-45）和甘肅省科技創(chuàng)新項(xiàng)目（GMCX-2009-13）資助。

楊巧麗（1987-），女，甘肅華池人，研究實(shí)習(xí)員。E-mail：yangql0112＠163．com

*通訊作者Corresponding author．E-mail：gunsb＠gsau．edu．cn