CN102174411A - 一种降解秸秆的赭绿青霉y5及其菌剂 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高效降解作物秸秆的赭绿青霉(Penicillium ochrochloron)Y5及其菌剂，赭绿青霉Y5高产纤维素酶，能够高效降解秸秆纤维木质素，具有降解多种作物秸秆的能力，对小麦、玉米秸秆具有很强的降解效果，尤其对小麦秸秆中的纤维素与半纤维素降解作用为佳。赭绿青霉Y5的纤维素酶活高于已报道的菌株，适合南方的水稻秸秆、北方的小麦、玉米秸秆的快速降解，具有促进秸秆田间的原位生物降解还田、提高土壤有机质含量的作用。

Description

一种降解秸秆的赭绿青霉Y5及其菌剂

技术领域

本发明属于微生物菌剂领域，具体地，涉及一种含有赭绿青霉(Penicillium ochrochloron)Y5的高效降解秸秆的微生物菌剂。

背景技术

我国作物秸秆资源丰富，数量巨大，种类多样，每年的作物秸秆产出量7～8亿吨。由于秸秆在短期内不易腐解，利用效率低，绝大部分秸秆废弃或被焚烧，在种植业为主的地区，作物秸秆已经成为生产中的障碍。所以，焚烧秸秆遍及广大乡村，由此引起环境污染与有机资源的严重浪费。据统计，全国用作还田和有机肥料的作物秸秆仅占总量的20％左右，焚烧占17％，尚有50％未被利用。

北方地区夏季干旱高温，不利于小麦秸秆的腐解还田；秋冬季节气候冷凉、土壤干旱、营养贫瘠，不利于玉米秸秆木质素、纤维素的降解。所以突破北方地区不良气候的条件下，秸秆大规模、快速腐熟还田技术瓶颈是实现我国北方地区秸秆利用亟待解决的问题。选育和利用作物秸秆高效降解微生物菌株，研发高效降解菌剂，建立作物秸秆田间原位生物转化还田技术，是目前国内外重要发展趋势之一。

秸秆的微生物快速腐熟技术近些年受到高度重视，取得了一定的研究进展。我国研究人员在秸杆降解菌、纤维素降解菌、木质素降解菌、纤维素酶等微生物菌株的筛选方面开展了卓有成效的工作。齐云(2003)从堆肥中筛选得到两株分解纤维素的菌株，一株为高温单孢菌Q0，另一株为芽孢杆菌Q3。吴元喜等(1997)从内蒙古盐碱湖分离一株产木质素酶的嗜碱细菌新种F10，属于双芽孢杆菌属并命名为好纪双芽孢杆菌。宋波和羊键(2005)从南方各种生态的样品中筛选得到木质纤维素分解菌，从食草动物的粪便中筛选一株降解纤维素的放线菌，初步鉴定为Streptomyces spp.；刘金胜等(2005)在严格厌氧条件下从水牛粪便和胃残渣中筛选出3株纤维素分解能力较强的细菌，其中以301菌株能力最强。贺芸(2006)从高温堆肥中分离得到的一株产胞外耐高温纤维素酶的细菌，鉴定为嗜热脂肪芽孢杆菌。李振红和陆贻通(2003)从腐木、腐竹等样品中筛选获得4株高效纤维素降解菌，嗜纤维菌属细菌1株，木霉菌属真菌3株；张淑红从青藏高原冰川雪样中筛选出了一株低温纤维素降解菌，初步鉴定为假单胞菌属。

纤维素降解真菌的筛选研究已有较多报道，严文岱等(2005)以玉米秸杆为碳源，筛选出6株对天然秸秆纤维素有较强降解能力的菌株；郝月等(2006)筛选出一株纤维素酶高产菌株，经鉴定为青霉菌；孙冬梅(2004)从不同生态区域土壤中分离纤维素分解菌，获得了2株木霉T1、T4和2株毛壳菌G2、G3；李杰等(2006)从牛粪中分离到一株降解纤维素的木霉真菌Z1；郝月等(2005)从各种土壤及饲料中分离到6株对天然秸秆纤维素有较强降解能力的菌株；徐昶等(2005)从霉变的玉米芯中筛选到一株高产纤维素酶的灰绿曲霉；张毅民等(2005)从堆肥、土壤等样品中筛选到1株霉菌F10表现出最高酶活力，固体发酵酶活力与绿色木霉AS3.3711相当；孟会生等(2006)以滤纸液化度及纤维素酶活性为指标，筛选降解秸秆能力较强的绿色木霉、哈茨木霉和芽孢杆菌，以绿色木酶为最好，菌株混合发酵，可使纤维分解能力明显提高；姚强(2005)用液体摇瓶法从碱性土壤中筛选到降解纤维素的哈茨木霉；王晓芳(2001)分离一株曲霉B6等。以上菌株用于饲料生产菌，但是它对秸杆还田降解菌的研究具有基石和促进的作用。

复合菌系的筛选研究也有一些报道，王伟东等(2004，2005)以麦秸垛下的土壤和麦秸堆肥为材料，经过多代淘汰及其不同系之间的组配，最终筛选构建了一组木质纤维素分解菌复合系。史玉英等(1996)滤纸平板法结合摇床培养筛选到2个纤维素分解能力较强的混合菌M1和M2，经初步鉴定，M1由木霉F1和芽孢杆菌Ba组成，M2由木霉F2和芽孢杆菌Ba组成，由真菌、细菌组成的混合菌分解纤维素的能力明显强于其中任何一个单一菌株。崔宗钧等(2002，2005，2008)筛选出纤维素降解能力较强的复合系MC1、WSC-6、NSC-7等，对纤维素有较好的降解能力。

国外重视机械化为技术支撑的秸秆还田技术，加拿大、美国、澳大利亚推行免耕留茬还田(范丙全等，2005；Bruce等，2005)。同时，仍然重视微生物在秸秆降解还田中的作用研究，一些研究表明，微生物对秸秆腐解具有良好的作用效果。俄罗斯较多的利用真菌复合体降解植物残体以及黑麦秸秆木质素(Varanaite 1999，2005)，利用复合菌系强化小麦秸杆的降解效率具有显著的优越性(Bowen等，1990)。俄罗斯研究了产漆酶真菌INBI 2-26，经过23天的培养，产漆酶真菌对秸秆木质素、纤维素及半纤维素的分解率为29.8％、51.4％和72％(Vasil’chenko，2004)。同时非常重视秸杆纤维素降解菌群的研究，日本获得高效分解水稻秸秆的复合菌群，4d内水稻秸秆降解60％(Haruta等，2002)。

泰国利用秸秆降解菌和秸秆生产生物有机肥料(Wisitthaphon，1991)，美国科学家利用秸秆和真菌Panus tigrinus.生产生物肥料(Golovleva等，1987)。为了提高菌株腐解秸秆的效果，研究人员在筛选高效降解纤维素和木质素的真菌(Nandi，2000)、小麦秸秆降解高效的白腐菌(Aerts和Hoozee，.1987)、降解木质素的白腐菌和褐腐菌(Kang等，1998)的同时，进行了降解纤维素的基因工程菌、降解木质纤维素和秸秆的基因工程菌的研究(Ramachandra，1987；Asghari等，1996；Levasseur等，2005)。研究显示，采用基因突变获取高效降解秸杆纤维素菌株，增强纤维素酶的表达，能够提高秸杆的降解效率(Khattab等，2004)。

目前分离的具有纤维素降解能力的细菌较多，其中属于革兰氏阳性菌属(G⁺)的有噬纤维菌(Cytophaga)，热杆菌属(Caldibacillus)，芽孢杆菌属(Bacillus)，生孢嗜纤维菌(Sporacytophga)等；属于革兰氏阴性菌属(G^-)的有假单孢菌属(Pseudomonas)，欧文氏菌属(Erwinia)，纤维单孢菌属(Cellulomonas)，镰状纤维菌属(Cellfacicula)等(Schwarz，2001；Lynd，2002；Kenyon，2005)。

真菌的胞外纤维素酶活较强，尤其以青霉属(Penicillium)，木霉属(Trichderma)，毛壳霉属(Chaetomium)曲霉属(Aspergillus)和根霉属(Rhizopus)，其中以木霉属(Trichderma)、黑曲霉(Aspergillus niger)研究的较多，它们往往被用在工业酶的生产，以提高纤维素类物质的资源转化率(Wood，1994；

1999；Lynd，2002)。

从已有的报道可以发现，有关秸秆发酵菌剂的产品非常少，尚未形成体系，更没有稳定高效秸秆快速降解菌群的生产使用。发酵菌剂中，以嗜热的纤维素分解菌为数较多，而常温(低温)发酵的分解纤维素、木质素、蜡质的微生物菌株或菌群的研究远远落后于生产需要。秸秆快速腐解技术尚未得到有效地解决，限制了秸秆资源的高效利用。

目前的研究包括作物秸杆与腐熟剂一起使用翻入土壤，促进秸杆在土壤中的降解；所有秸杆腐熟剂适合秸杆堆置、高温发酵腐熟；田间不堆置、低温、干旱、营养失衡条件下，秸杆快速腐解的微生物菌剂没有研究报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种赭绿青霉(Penicillium ochrochloron)Y5，保藏号为CGMCC NO.4390。

本发明的另一目的是提供一种含有赭绿青霉(Penicillium ochrochloron)Y5的高效降解秸秆的微生物菌剂。

为了实现本发明的目的，本发明的一种赭绿青霉(Penicilliumochrochloron)Y5，是从我国黑龙江省漠河土壤样品中筛选到的高效稳定秸秆降解菌，现已保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址北京市朝阳区大屯路中科院微生物研究所，保藏编号CGMCC NO.4390，保藏日期2010年12月1日。

本发明的一种高效降解秸秆的微生物菌剂，其包括如下重量份的组分：

赭绿青霉Y5                1份；

添加剂                    3-12份。

优选的为：

赭绿青霉Y5                1份；

添加剂                    4份。

其中，赭绿青霉(Penicillium ochrochloron)Y5含量达到2×10⁸cfu/g以上，所述的添加剂为草炭、硅藻土或轻质碳酸钙，同时可加入加入0.1％的微量元素(H₃BO₃ 57mg/L，MnSO₄·7H₂O 43mg/L，ZnSO₄·7H₂O 43mg/L，CuSO₄·5H₂O 40mg/L，(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O37mg/L，Co(NO₃)·6H₂O 25mg/L)。

本发明还提供上述赭绿青霉Y5及其微生物菌剂在高效降解秸秆中的应用，其中所述秸秆为农作物秸秆，包括小麦秸秆、玉米秸秆等。

本发明还提供上述赭绿青霉Y5及其微生物菌剂在秸秆原位降解还田中的应用。

本发明还提供上述赭绿青霉Y5及其微生物菌剂在秸秆发酵腐熟生产有机肥中的应用。

本发明还提供上述赭绿青霉Y5及其微生物菌剂在秸秆还田提高土壤肥力中的应用。

赭绿青霉(Penicillium ochrochloron)Y5的微生物学特性为：将赭绿青霉菌Y5菌株30℃培养2d，菌株Y5菌丝体清晰可见，其菌丛密集，菌落生长局限，有明显的凹沟，绒状，产孢面灰色，背面近于橙红色；7d后可见大量的分生孢子结构，呈纯灰色，边缘变白。再显微镜下观察，分生孢子梗壁光滑；间枝分散，且短而粗；小梗(7～8)μm×2μm；分生孢子球呈亚球形。

本发明的赭绿青霉菌Y5具有很强的降解玉米、小麦秸秆纤维素的能力，尤其表现高效的小麦秸秆降解能力，降解菌Y5以小麦秸秆为土壤中作用底物时增加土壤有机质的效果显著，在30d培养过程中有机质含量分别增加了1.73％～2.1％。

赭绿青霉菌Y5对小麦秸秆纤维素效果显著大于对照菌株。菌株Y5菌株培养2d至第4d时小麦秸秆中纤维素、半纤维素含量下降速度明显，6d以后下降速度变慢，培养结束后纤维素和半纤维素含量分别减少了43.5％和49.7％，显示出了较高的纤维素降解能力，并且这一结果与Y5液体培养酶活力变化的时间规律有一致性。Y5对木质素的降解能力很弱。

与对照相比，菌株Y5处理30d后，地表平铺小麦秸秆的半纤维素、纤维素、木质素降解率分别提高14％、16％和14％；玉米秸秆地表平铺的纤维素、木质素降解率分别提高22％和17％。

与对照菌AS3.3711相比，Y5对土壤有机质含量的变化显著，尤以小麦秸秆为土壤中作用底物时的效果明显，30d培养过程中土壤有机质含量分别增加了1.73～2.1％。

赭绿青霉Y5为新分离到的降解纤维素的丝状真菌，本发明首次提供了赭绿青霉Y5作为高效降解秸秆的微生物菌剂及其在低温条件下降解秸秆的效果，为秸秆降解和还田提供了高效菌种资源。

附图说明

图1为培养时间对菌株Y5及AS3.3711的全酶活性、内切酶活性的影响。

图2为菌株Y5与对比菌株AS3.3711在不同氮源条件下的全酶活变化。

图3为不同氮源对菌株Y5及AS3.3711内切酶活性的影响。

图4为不同纤维素种类对Y5及AS3.3711全酶活性的影响。

图5为不同纤维素种类对Y5及AS3.3711内切酶活性的影响。

图6为不同初始pH值对菌株Y5及AS3.3711产酶的影响。

图7为菌株Y5和AS3.3711对小麦秸秆纤维素降解效果。

图8为菌株Y5和AS3.3711对小麦秸秆半纤维素降解效果。

图9为菌株Y5和AS3.3711对小麦秸秆木质素降解效果。

图10为菌株Y5、AS3.3711以及复合系Y2b、Y54B、36在培养过程中对小麦秸秆半纤维素降解效果，CK不接菌。

图11为菌株Y5、AS3.3711以及复合系Y2b、Y54B、36在培养过程中对小麦秸秆纤维素降解效果，CK不接菌。

图12为菌株Y5、AS3.3711以及复合系Y2b、Y54B、36在培养过程中对小麦秸秆木质素降解效果，CK不接菌。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1菌株筛选及其降解纤维素的能力

经过CMC固体培养基培养48h后，根据透明圈直径，透明圈直径与菌落直径比值(D/d)选出12株真菌。降解效果最好的为Y5，而且将Y5接种于含小麦秸秆粉为唯一碳源的无机盐培养基上时能够迅速生长产生降解圈(表1)。

赭绿青霉菌Y5菌株的透明圈直径29.1mm，菌落直径为7.8mm，二者比值D/d为3.73，远远大于其他菌株。说明它具有较强的降解小麦秸秆纤维素的能力。

表1  12株纤维素降解真菌在无机盐(CMC)固体培养基上菌落和溶磷圈直径

Y20

22.5bc

8.3b

2.71

Y54B

23.5b

10.1cd

2.32

Y36

21.9c

10.7ab

2.04

Y63

22.8bc

10.2de

2.23

Y46A

24.6c

11.9a

2.06

Y70

15.2bc

6.2b

2.45

Y46B

25.7b

11.9a

2.15

Y73

18.9c

7.7cd

2.45

Signif(P＝)

0.01

0.01

0.01

0.01

0.01

0.01

0.01

注：a、b、c、d、e表示处理组之间差异显著，ab表示该处理组与a、b处理组间差异不显著，bc表示该处理组与b、c处理组间差异不显著，cd表示该处理组与c、d处理组间差异不显著，de表示该处理组与d、e处理组间差异不显著。

实验例2不同培养条件对菌株Y5纤维素酶活性的影响

(1)菌株Y5的酶活力随培养时间变化

菌株Y5以小麦秸秆粉为唯一作用底物进行液体培养，以菌株AS3.3711(购自中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心)作为对照，测定菌株Y5、AS3.3711的全酶活(FPA)和内切酶活(EG)(图1)。数据显示二者差异显著(p＝0.01)。培养3d时，对照菌株FPA与EG同时达到最大，分别为41.2IU/mL和44.9IU/mL，随后的3d内2种酶活同时迅速下降，第6d、7d趋于平稳，保持在20IU/mL左右。降解菌Y5在培养前3d内FPA与EG活缓慢上升，第3d至4d全酶活和内切酶活迅速达到最大，分别为53IU/mL和55IU/mL，比对照菌株的两种酶活分别高出22.6％和18.2％。从第4d到培养结束，Y5酶活力持续下降，培养7d时，FPA与EG仍能分别保持在28.5IU/mL和33.7IU/mL。比对照菌株分别高32.4％和36.5％。而Ahamed等在研究瑞氏木霉(Trichoderma.reesei)RUTC-30在不同发酵条件时，FPA最高能达到5.02IU/mL，EG能达到4.2IU/mL。表明Y5能在以小麦秸秆纤维素为碳源的培养基中生长，并在培养较短时间内达到和保持较高的纤维素酶活。

(2)不同氮源对菌株Y5酶活性的影响

不同氮源对降解菌Y5和AS3.3711酶活具有显著影响(图2、图3)。菌株Y5在4种不同氮源处理培养中的全酶活(FPA)和内切酶活(EG)差异显著(p＝0.01)，其中以硝酸钠为氮源时2种酶活最高，FPA、EG分别达到了48.2IU/mL和53.1IU/mL，FPA比以尿素、磷酸铵和硫酸铵为氮源时的酶活分别高出28.8％、40％和29.5％，对照菌AS3.3711在这4种氮源的处理下全酶活分别为31.7、35.5、23.0和31.1IU/mL。Y5的EG在4种氮源处理中分别达到39.1、53.1、33.1和40.9IUmL，以硝酸钠为氮源时酶活力最高，与AS3.3711差异不显著，但显著高于其他氮源处理，分别比以尿素(39.1IU/mL)、磷酸铵(33.1IU/mL)和硫酸铵(40.9IU/mL)为氮源处理时高出26.4％、37.6％和22.9％。Y5在4种氮源处理时的EG比对照菌分别提高5.1％、14.9％、12.1％和4.2％。说明四种氮源中，硝酸盐是纤维素降解菌Y5产酶最佳氮源。徐昶研究灰绿曲霉(Aspergillus glaucus)在不同氮源对酶活力的影响时，测得FPA与EG在无机氮为硝酸盐的存在下显著，与本实验的结果一致。

(3)不同纤维素种类对菌株Y5酶活性的影响

以小麦秸秆，玉米秸秆，羧甲基纤维素钠(CMC)和微晶纤维素(MCC)4种纤维素作为底物，菌株Y5与AS3.3711的全酶活(FPA)与内切酶活(EG)(图4、图5)。结果显示，与对照菌株比降解菌Y5在各处理中显示出了较高的酶活性。尤其在以小麦秸秆纤维素为底物时两种酶活力都显著突出。Y5在以小麦秸为作用底物时的全酶活为51.2IU/mL。分别比以玉米秸秆、CMC，MCC为作用底物时高出16.4％、12.5％和22.9％。而对照AS3.3711以这4种不同纤维素作为底物培养时的全酶活(FPA)分别是37.1IU/mL(小麦秸秆)、39.3IU/mL(玉米秸秆)、32.3IU/mL(CMC)和32.2IU/mL(MCC)。Y5比对照菌株AS3.3711以这四种碳源为底物时的FPA分别高了27.5％、8.1％、27.8％和18.4％。

Y5在以小麦秸秆纤维素为底物时的EG为55.2IU/mL，比其他3种纤维素类型高了19.7％(玉米秸秆)、11.0％(CMC)18.3％(MCC)。而内切酶(EG)的作用底物为CMC类纤维素。这足以证明降解菌Y5对小麦秸秆的降解特异性，这也反映了微生物降解作物秸秆需要不同的纤维素降解酶系间的协同作用。另外，菌株Y5以这4种纤维素为底物时比对照AS3.3711的内切酶(EG)分别高24.8％、1.9％、23.5％和14.3％。

(4)不同初始pH值对降解菌Y5酶活力的影响

不同pH值对降解菌Y5和对照菌AS3.3711全酶活(FPA)的影响显著(p＝0.01)。结果显示(图6)，Y5在整个pH变化范围内都能表现出较高酶活性。在初始pH4.5时FPA为43.4IU/mL，在pH 6.0时全酶活达到最大为51.4IU/mL，随后下降速度较快，培养液pH7.0时酶活为44.1IU/mL。而对照菌株AS3.3711从pH 4.5(40.1IU/mL)开始酶活力急剧上升，到pH 5.5达到最大为50.2IU/mL，pH 7时二者全酶活相近。两株菌的全酶活(FPA)在最高时，Y5比对照菌株高出1.2IU/mL。表明Y5在液体培养条件下的酶活性最适pH为6.0，属于微酸性。故与对照菌相比更适合土壤中秸秆转化作用的发挥。

实验例3菌株Y5降解小麦秸秆的能力实验

在25℃液体培养条件下，分别对菌株Y5的不同培养时间麦秸中的纤维素、半纤维素和木质素含量进行了测定，结果显示(图7-图9)，与CK和对照菌AS3.3711比较，菌株Y5对纤维素、半纤维素的降解效果显著(p＝0.01)。而且Y5对纤维素、半纤维素的降解期主要分布在第2～4d，秸秆使用菌株Y5在2d内纤维素含量下降了10.6％；半纤维素含量下降了12.6％，而对照菌AS3.3711在相应时间内纤维素、半纤维素含量分别减少了3.2％和3.4％。培养结束时Y5对小麦秸秆纤维素、半纤维素分别减少了总重的14.2％和15.7％，而对照菌AS3.3711相应时间内二者的含量减少了总重的10.2％、13.5％。菌株Y5培养10d降解纤维素、半纤维素、木质素分别达到了43.5％、49.7％和9.3％。

吕育财等人筛选到复合菌系WDC2在60℃时以小麦为碳源的PCS培养基中能够使小麦秸秆的纤维素、半纤维素分别分解了44.7％和13.6％，与本实验的降解效果相当。实验结果说明Y5菌株在常温下对小麦秸秆纤维素具有特殊的降解特性，表现出将小麦秸秆生物降解的能力。

Y5在整个过程中其木质素含量共下降了总重的3％，变化较小，略逊于对照。表明Y5对木质素降解能力较弱。

实验例4菌株Y5、AS3.3711以及复合系Y2b、Y54B、36降解秸秆的能力实验

实验在液体培养条件下进行，实验菌株为Y5、AS3.3711及复合系Y2b、Y54B、36(复合系Y2b、Y54B、36各代表一个自然菌群，这些菌群是从黑龙江漠河森林枯枝落叶层腐解物样品中经过多代连续培养得到的稳定高效降解作物秸秆的菌群，由中国农业科学院农业资源与农业区划研究所提供)，分别对不同培养时间小麦秸秆中的纤维素、半纤维素以及木质素含量进行了测定(图10-图12)。纤维素、半纤维素以及木质素含量在整个培养过程中都逐渐下降。与对照相比，其中纤维素、半纤维素含量下降较为显著。尤其菌株Y5和各复合系对纤维素，半纤维素降解能力明显。

(1)降解过程中小麦秸秆半纤维素含量变化

在整个培养过程中，菌株Y5、复合系Y2b以及对照菌AS3.3711对于半纤维素的降解效果较为显著，其中在Y5的作用下，小麦秸秆半纤维素含量从第2d的35.6％到第6d下降到19.2％，共减少了半纤维素含量的46.1％。从第6d开始降解速度减慢，到培养结束，半纤维素含量共减少了约49.8％。与Y5相比差别不大的是Y2b，并且在整个过程中复合系Y2b对半纤维素降解速度几乎没有变化，到培养结束，半纤维素含量共下降了45.9％。对照菌株AS3.3711对半纤维素的降解主要在2～4d，2d内共降解30.3％，此后半纤维素含量下降缓慢，到培养结束至，共下降了43.5％。复合系Y54B、36对于半纤维素的降解作用并不显著，10d内分别降解半纤维素为11.2％和10.7％(图10)。

(2)降解过程中小麦秸秆纤维素含量变化

与对照相比，各菌株、复合系对于纤维素的降解效果较为显著。其中以菌株Y5、复合系Y2b和Y54B效果最好，从图中可以看到，Y5与Y2b的纤维素降解规律趋同，主要降解时间分布在2～4d。2d内Y5降解纤维素从含量为30.8％下降到21.6％，共下降了29.9％；Y2b在同样时间内降解纤维素从28.6％到20.7％，共下降了27.6％。此后，两者含量的下降速度变缓，到培养结束，分别共下降了43.5％和40.2％；与前两者不同，复合系36对纤维素降解速度最大时间出现在6～8d，这与微生物的生长曲线有一定的线性关系。2d内纤维素含量由25.8％下降到19.6％，共下降了24.1％，整个过程中共降解纤维素为32.6％；复合系Y54B与对照菌AS3.3711降解纤维素规律虽有区别，但最终效果趋同，复合系Y54B在整个过程中，对纤维素降解速率始终保持一定，共降解纤维素28.7％；对照菌AS3.3711对纤维素的降解主要在2～6d，4d内纤维素共下降26.3％，此后4d降解速率变化很小(图11)。

(3)降解过程中小麦秸秆木质素含量变化

相对于单一菌株，复合系对于木质素的降解效果显著。但与纤维素、半纤维素含量变化相比，木质素的变化微小，这也充分说明了木质素的难降解性。3个复合系(Y2b、Y54B、36)对于木质素的降解规律趋同，在测定时间内，主要降解过程分布在前2d，在这2d内三者降解木质素分别为19.4％、16.3％和18.4％。整个过程中，三者降解木质素的量为23.6％、22.2％和25.5％。

与复合系相同，对照菌AS3.3711的降解速度最快时间主要在2～4d，木质素含量下降了19.8％。Y5对木质素的降解效果较差，10d内木质素含量共下降了9.3％(图12)。

实验例5秸秆降解菌转化作物秸秆对土壤有机质的影响

实验在盆钵土壤条件下进行，实验菌株为Y5、AS3.3711及复合系Y2b、Y54B、36，两种作物秸秆为小麦秸秆、玉米秸秆。针对于一种作物秸秆每个菌或复合系共设4种处理1组对照，分别为处理I：灭菌土壤加发酵复合系悬液、作物秸秆翻埋；处理II：灭菌土壤和秸秆加发酵复合系悬液、作物秸秆平铺；处理III：不灭菌土壤和秸秆加发酵复合系悬液、作物秸秆翻埋；IV：不灭菌土壤和秸秆加发酵复合系悬液、作物秸秆平铺；V：不灭菌土壤和秸秆加无菌发酵液、作物秸秆分为翻埋与平铺两种作为空白对照，每一处理为3个重复。测定土壤中腐殖质含量变化。

从不同处理的盆钵土壤有机质含量(表2)可以看出，随着时间的延长，各降解菌、菌群对作物秸秆的作用使土壤中的有机质含量从约0.9％增加到2.0％以上。其中以菌群Y2b的数据最为显著，在30d土壤培养过程中，不同处理的土壤有机质含量分别提高了2.09％(SPY)、2.32％(SPM)、2.36％(STY)、2.06％(STM)、1.85％(PY)、1.74％(PM)、2.05％(TY)和1.76％(TM)。与对照菌AS3.3711相比Y5对土壤有机质含量的变化显著，尤以小麦秸秆为土壤中作用底物时的效果明显，处理SPM、STM、PM和TM在30d培养过程中土壤有机质含量分别增加了1.73％、1.38％、1.9％和2.1％。这与菌株Y5对于小麦秸秆具有特殊的降解能力，液体培养下表现出较高酶活性相一致。总体分析，各菌株、复合系对于秸秆填埋处理时的土壤有机质含量增加明显。且不同菌、复合系对于不同秸秆在土壤中的有机质的增加量与前两章的实验结果有一致性。

通过对不同处理过的土样有机质含量随时间的变化测定，发现施用菌剂Y2b的秸秆腐解效果最好，土壤有机质增加显著。施用Y2b后30d土壤培养，灭菌表面平铺玉米和小麦秸秆处理土壤有机质含量分别提高了2.09％和2.32％，不灭菌表面平铺玉米和小麦秸秆有机质提升1.85％和1.74％。降解菌Y5在以小麦秸秆为土壤中作用底物时的效果明显，对于土壤有机质含量提升效果明显，在30d培养过程中灭菌和不灭菌表面平铺小麦秸秆的盆钵土壤有机质含量大大提升，分别增加1.73％和1.9％。

表2土壤有机质含量随时间变化关系

注：a、b、c、d表示处理组之间差异显著，ab表示该处理组与a、b处理组间差异不显著，bc表示该处理组与b、c处理组间差异不显著，cd表示该处理组与c、d处理组间差异不显著。

实验例6秸秆降解菌对作物秸秆各成分的降解能力实验

采用改进的Van Soest洗涤法(差重法)，在25℃培养至第15和30d时测定不同处理土壤中小麦、玉米两种秸秆的半纤维素、纤维素以及木质素含量(表3)。与对照CK(Y)、CK(M)相比，秸秆降解菌Y5与菌群Y2b对作物秸秆的降解效果明显。菌株Y5处理30d后，灭菌平铺小麦秸秆半纤维素、纤维素、木质素降解率分别提高14％、16％、14％；不灭菌平铺小麦秸秆半纤维素、纤维素、木质素降解率分别提高6％、14％、15％；玉米秸秆灭菌平铺纤维素、木质素降解率分别提高22％和17％，不灭菌处理纤维素、木质素降解率分别提高14％、15％。复合菌系Y2b对于灭菌玉米和小麦秸秆半纤维素和纤维素降解较明显，与CK相比，分别提高15％、25％(玉米)和15％、27％(小麦)；对于不灭菌玉米和小麦秸秆，Y2b对于纤维素和木质素的降解作用更强，分别比对照提高14％、32％(玉米)和15％、30％(小麦)。

表3土壤中秸秆残余各成分含量

注：a、b、c、d、e表示处理组之间差异显著，ab表示该处理组与a、b处理组间差异不显著，bc表示该处理组与b、c处理组间差异不显著，cd表示该处理组与c、d处理组间差异不显著。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.赭绿青霉(Penicillium ochrochloron)Y5，其保藏号为CGMCC NO.4390。

2.含有权利要求1所述赭绿青霉Y5的菌剂。

3.如权利要求2所述的菌剂，其特征包括如下重量份的组分：

赭绿青霉Y5                1份；

添加剂                    3-12份。

4.如权利要求3所述的菌剂，其特征包括如下重量份的组分：

赭绿青霉Y5                1份；

添加剂                    4份。

5.如权利要求3或4所述的菌剂，其特征在于，所述的添加剂为草炭、硅藻土或轻质碳酸钙。

6.如权利要求5所述的菌剂，其特征在于，还进一步添加适量的MnSO₄·7H₂O、ZnSO₄·7H₂O、Cu SO₄·5H₂O、(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O、H₃BO₃和/或Co(NO₃)·6H₂O。

7.权利要求1所述赭绿青霉Y5、权利要求2-6任一所述的菌剂在降解秸秆中的应用。

8.权利要求1所述赭绿青霉Y5、权利要求2-6任一所述的菌剂在秸秆原位降解还田中的应用。

9.权利要求1所述赭绿青霉Y5、权利要求2-6任一所述的菌剂在秸秆发酵腐熟生产有机肥中的应用。

10.权利要求1所述赭绿青霉Y5、权利要求2-6任一所述的菌剂在秸秆还田提高土壤肥力中的应用。

Images