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《现代蘑菇堆肥技术》第4问:蘑菇堆料中有哪些微生物?


【发布日期】:2011-04-17
【核心提示】: 在蘑菇堆料发酵过程中,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,这是蘑菇增产的物质基础。
《现代蘑菇堆肥技术》第4问:蘑菇堆料中有哪些微生物?
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,这是蘑菇增产的物质基础。
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)。这三类微生物的生长速度与温度之关系参见图3(请谅解,图上传失败。带请教网管再补。)。


图3 嗜低、中、高温菌生长速度和温度的关系


在蘑菇堆料发酵过程中,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,这些菌群对蘑菇产量是有益的。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
放 线 菌 种 类
孢子数/克干料重×104
建堆时
二次发酵
接种时
发菌期
覆土时
普通高温放线菌
Thermoactinomyces
Vulgaris
7.8
16.5
4.7
13.1
--
高温单孢菌/放线双歧菌
Thermomonospora/
ActinObifida
15.2
54.4
48.1
7.0
--
绿色糖单孢
Saccharomonospora
Viridis
0.8
0.4
4.3
--
--
产褐放线双歧菌
Actinbifida chromogena
14.4
60.5
72.4
72.3
4.3
(灰色)链霉菌
Streptomyces spp (grey)
15.5
24.3
24.7
7.0
1.3
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
Micropolyspora faeni
--
--
0.2
--
--
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蘑菇菌丝的优良营养源。接种蘑菇菌种时,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,蘑菇的产量增加。
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