成都生物所龐學勇團隊解析了厚壁隔孢伏革菌(Peniophora)提升果枝殘余物堆肥效率的關鍵機制
來源:生態環境修復中心
作者:詹娟
時間:2025-03-10
果園在我國農業產業體系中占據重要地位,其種植面積逐漸增加,2020年達到1264.6萬hm2,居全球第一。果園修剪枝條和果樹更新換代等產生的殘枝量可達上百萬噸,堆肥是實現果枝殘余物高效資源化利用的重要手段。然而,果枝殘余物高木質素含量導致其降解難度大、堆肥時間長等問題,限制了果枝殘余物的資源化利用。微生物在木質纖維素降解和腐殖質形成過程中起關鍵作用,接種外源功能微生物已成為調控堆肥微生物群落結構、增加微生物活性、加快腐熟進程、提高堆肥效率的有效途徑。盡管目前已報道木霉(Trichoderma)、曲霉(Aspergillus)等多種木質纖維素高效降解菌,且廣泛應用于農業廢棄物堆肥等相關研究,但仍然存在木質纖維素高效降解微生物資源缺乏、果枝殘余物資源化利用關注缺乏等問題。
隔孢伏革菌(Peniophora)已被廣泛分離,且被證明具有高產漆酶等特性,已有研究證明其可高效降解楊樹木質素和森林凋落物纖維素成分,但有關果枝殘余物堆肥的相關研究則鮮見報道。本研究利用課題組前期從凋落物分離的厚壁隔孢伏革菌(P. crassitunicata)HUA,開展堆肥試驗,探討隔孢伏革菌和/或商業菌劑接種對葡萄果枝殘余物堆肥的影響及相關機制。研究發現:(1)堆肥過程中,隔孢伏革菌單獨接種、隔孢伏革菌和商業菌劑復合接種均能顯著促進木質纖維素降解、加快腐熟進程,且復合接種表現出更高的木質纖維素降解率和酶活性、升溫更快、高溫期更長(15天)、pH和電導率更低。(2)厚壁菌門(如Bacillus、Paenibacillus)和子囊菌門(如Aspergillus)以及擬桿菌門、放線菌門和擔子菌門(如Peniophora)主導了堆肥微生物群落;接種隔孢伏革菌和商業菌劑豐富了耐熱芽孢桿菌(Thermobacillus)、短芽孢桿菌(Brevibacillus)、腸球菌(Enterococcus)、木霉等微生物菌屬;熱解階段,碳水化合物代謝主導了微生物代謝途徑,接種隔孢伏革菌和商業菌劑塑造了活躍的堆肥微生物群落。(3)與商業微生物接種劑的聯合接種有效加速了木質纖維素的降解和堆肥的成熟,40天后獲得成熟度高且環境友好、無害的堆肥產品,可廣泛應用于農業生產,為果園廢棄物的資源化管理和農業生產提供了新策略。
上述研究結果以“New insights into Peniophora crassitunicata and its co-inoculation with commercial microbial inoculant accelerating lignocellulose degradation and compost maturation during orchard wastes composting”為題發表在Environmental Research期刊上,成都生物所詹娟和劉慶華為論文第一作者,龐學勇研究員為論文通訊作者,研究得到了國家自然科學基金和四川省自然科學基金聯合資助。
原文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.envres.2025.121298
圖1堆肥接種劑與堆肥特性(即理化性質、微生物多樣性和微生物群落相對豐度)、木質纖維素降解的聯系
圖2 堆肥微生物群落與堆肥性質的相關性網絡分析
圖3 厚壁隔孢伏革菌提升果枝殘余物堆肥效率的機制