一种杉木林地被可燃物分解微生物复合菌剂及其制备和应用方法

摘要

本发明属于杉木林地被可燃物微生物降解技术领域，特别涉及一种杉木林地被可燃物分解微生物复合菌剂及其制备和应用方法。该菌剂是由包括保藏号为CCTCC NO.M2013106的Panus rudis FG-35、保藏号为CCTCC NO.M208264的Bacillus subtilis Y13和保藏号为CCTCC NO.M2012273的Bacillus licheniformis AM-53在内的三种菌组成的液态菌剂。本发明针对杉木林地的特点，利用特定的微生物组合快速高效的降解地被可燃物，不仅使无机元素归还土壤，保持了土壤肥力，保证了森林生产力的稳定，而且有效的减少了地被可燃物载量，整个过程环保无污染。

说明书

技术领域

本发明属于杉木林地被可燃物微生物降解技术领域，特别涉及一种杉木林地被可燃物分 解微生物复合菌剂及其制备和应用方法。

背景技术

目前森林火灾在全世界范围内发生面广，突发性强，破坏性大，处置扑救困难的自然灾 害，对森林的破坏性极大，危害极深，造成的损失相当严重。森林火烧后，尤其是中、重度 火烧后，会造成能流和物流受阻、养分大量流失、沼泽化、草原化和草甸化、病虫害化发生 甚至造成林火恶性循环，使森林生态系统的结构和功能遭到破坏，成为不利于平衡的干扰因 素。除此以外，森林火烧的发生还释放出大量的烟气，主要是二氧化碳和水蒸汽，还有一氧 化碳、碳氧化合物、硫化物等，对周围的环境、人类的生产生活产生巨大的影响。

森林可燃物是森林燃烧的物质基础，是林火行为的主体，是林火管理的基本依据。森林 地被可燃物作为一种可再生资源，在我国南方地区树木林区载量十分丰富，其引发的火灾不 计其数，如何使这些地区的地被可燃物加快分解，而又使环境不受污染，是现代林业面临的 难题。

森林地被可燃物也可称为枯落物或有机碎屑，是指在生态系统内，由地上植物组分产生并归 还到地表面，作为分解者的物质和能量来源，借以维持生态系统功能的所有有机质的总称。 它包括林内乔木和灌木的枯叶、枯枝、落皮及繁殖器官、野生动物残骸及代谢产物，以及林 下枯死的草本植物及枯死植物的根。它既是一个潜在的火险源，也是一种潜在的森林养分源， 森林地被可燃物的分解，即丰富了森林土壤养分库，也降低了森林的火险等级。因此，对森 林可燃物生物降解的研究，是现代林火管理中最重要、最基础的工作，它在林火发生预报、 扑火指挥、生物防火等方面都具有重大的现实意义。

目前，我国清理地被可燃物的方法有化除、机耕、计划烧除等。化除见效快，但其污染 大；机耕虽然较环保，但速度慢，费用也较高；计划烧除见效快，但其难控制，且使用范围 受地形限制。利用微生物生物降解技术降解地被可燃物，不仅使无机元素归还土壤，保持了 土壤肥力，保证了森林生产力的稳定，而且有效的减少了地被可燃物载量，整个过程环保无 污染。但不同地域的气候条件、不同树种的林地采用什么样的微生物及其组合进行可燃物的 降解在效果上都是有很大差别的，目前，这一类的微生物降解菌剂研究比较少，针对性也不 强。

发明内容

本发明的目的是提供一种杉木林地被可燃物分解微生物复合菌剂及其制备和应用方法， 为我国南方杉木林地防火提供新的方法，同时使无机元素归还土壤，保持了土壤肥力，且环 保无污染。

本发明目的是通过以下方式实现的：

一种杉木林地被可燃物分解微生物复合菌剂，是由包括保藏号为CCTCC NO.M2013106 的Panus rudis FG-35、保藏号为CCTCC NO.M208264的Bacillus subtilis Y13和保藏号为 CCTCC NO.M2012273的Bacillus licheniformis AM-53在内的三种菌组成的液态菌剂。

所述的杉木林地被可燃物分解微生物复合菌剂的有效活菌数为：3.0×10⁸cfu/ml～ 5.0×10⁸cfu/ml，每种菌的有效活菌数≧1.0×10⁸cfu/ml。

所述的杉木林地被可燃物分解微生物复合菌剂的制备方法，包括如下步骤：

1）分别培养3种菌，具体条件为：

Panus rudis FG-35菌培养液：30℃、200rpm条件下培养72-96h；采用液体PD培养基。

Bacillus subtilis Y13菌培养液和Bacillus licheniformis AM-53菌培养液：28-30℃、200rpm 条件下培养60-72h；均采用含有牛肉膏和蛋白胨的液体细菌培养基。

2）混合上述三种培养好的菌液得到菌剂，使得有效活菌数为：3.0×10⁸cfu/ml～5.0×10⁸cfu/ml， 每种菌的有效活菌数≧1.0×10⁸cfu/ml。

三种培养好的菌液混合时，还加入增效剂：K₂HPO₄1.00g/L、ZnSO₄·7H₂O0.008g/L、 MgSO₄·7H₂O0.5g/L、CuSO₄·H₂O0.007g/L、FeSO₄·7H₂O0.005g、MnSO₄0.035g/L、CaCl₂0.0816g/L、VB₁0.1g/L、吐温-400.428%。

所述的杉木林地被可燃物分解微生物复合菌剂的应用方法，喷施在我国南方地区杉木林 或杉木与阔叶混交林地，用以降解地被可燃物。

本发明中，菌株Panus rudis FG-35已于2013年3月26日保藏于国家知识产权局指定的 保藏单位中国典型培养物保藏中心（CCTCC），保藏编号为No：M2013106；菌株Bacillus  licheniformis AM-53已于2012年7月8日保藏于国家知识产权局指定的保藏单位中国典型培 养物保藏中心（CCTCC），保藏编号为No：M2012273；菌株Bacillus subtilis Y13已于2008 年12月27日保藏于国家知识产权局指定的保藏单位中国典型培养物保藏中心（CCTCC）， 保藏编号为No：M208264。

本发明的优势：

本发明针对杉木林地的特点，利用特定的微生物组合快速高效的降解地被可燃物，不仅 使无机元素归还土壤，保持了土壤肥力，保证了森林生产力的稳定，而且有效的减少了地被 可燃物载量，整个过程环保无污染。

具体实施方式：

以下结合实施例旨在进一步说明本发明，而非限制本发明。

实施例1复合菌剂制备

将Panus rudis FG-35活化至斜面，28℃培养72小时、Bacillus subtilis Y13与Bacillus  licheniformis AM-53活化至斜面，28℃培养48小时。制备Panus rudis FG-35菌培养液：在液 体真菌培养基（PD）中，30℃、200rpm条件下培养72h；制备Bacillus subtilis Y13菌培养液： 在液体细菌培养基（牛肉膏、蛋白胨）中，30℃、200rpm条件下培养60h；制备Bacillus  licheniformis AM-53菌培养液：在液体细菌培养基（牛肉膏、蛋白胨）中，30℃、200rpm条 件下培养60h；混合上述三种培养好的菌液得到菌剂，使得有效活菌数为：3.0×10⁸cfu/ml～ 5.0×10⁸cfu/ml，每种菌的有效活菌数≧1.0×10⁸cfu/ml。然后按比例加入增效剂：K₂HPO₄1.00g/L、ZnSO₄·7H₂O0.008g/L、MgSO₄·7H₂O0.5g/L、CuSO₄·H₂O0.007g/L、FeSO₄·7H₂O 0.005g、MnSO₄0.035g/L、CaCl₂0.0816g/L、VB₁0.1g/L、吐温-400.428%。

实施例2野外降解杉木林地被可燃物试验

1样地设置

样地选定湖南省黄丰桥林场杉木林，林龄为30-40年杉木林的地块进行研究，样地大小 为50m×50m，共3个标准地。地被可燃物喷洒样地设置：在每个50m×50m的标准地中， 随机选择有1m x1m的小样方9个。

2降解剂喷洒及后期采样

在4月中旬，温度22℃-30℃之间，雨后或者阴天喷洒复合菌剂3种剂量(100ml、200ml、 400ml)喷洒到已经设定好的小样方中。后期采样于喷洒后第30d釆集喷洒区和未喷洒区样品， 带回实验室风干。将风干后样品在80℃下烘至恒重，磨粉处理后进行木质素、综纤维素含量 测定（因为杉木林地被可燃物的主要成分是木质素、综纤维素）。

3地被可燃物(木素、综纤维素)分解率的测定

(1)样品放入80℃的烘箱中恒重。

(2)取两份0.5g恒重的平行样品，分别置于l00mL碘量瓶中，各加入50mL中性洗涤剂， 之后放入已沸的高压锅，l00℃保温1h，取出用恒重过的耐酸滤过漏斗(重量为W₀₁)过滤，滤 渣热水洗至滤液无中性洗涤剂且pH=7.0，再用丙酮洗2次，放入烘箱中烘干，称量滤斗和样 品的总重(W₁)，将其中一份滤渣测量其灰分含量(Wg)。

(3)取出上述一份干样，放入l00mL的碘量瓶中，加入50mL2mol/L盐酸溶液，然后放 入已沸的高压锅中，l00℃准确保温50min，用重量为W₀₂的耐酸滤过漏斗过滤至中性，滤液 用地衣酚试剂测定半纤维素的量，滤渣再依次用95%乙醇、无水乙醇和丙酮洗涤2次，耐酸 滤过漏斗和残渣于60℃烘箱中烘至恒重，为W₂。

(4)将(3)中残渣放入50mL烧杯中，加入5mL致冷的75%的硫酸，室温水解3h后，再加 入45mL水，室温过夜，次日用平底砂芯滤斗(重量为W₀₃)过滤，用蒸馏水洗残渣至滤液pH =6.5-7.0，滤渣和平底砂芯滤斗在60℃下烘至恒重为W₃，差重为W₃-W₀₃。

(5)将残渣和平底砂芯滤斗在550℃马福炉中灰化4h，干燥器中平衡至恒重，为W4，差 重为W3-W4，灰分为W4-W03，按上述过程测定另外平行样品3份。

(6)计算方法:

半纤维素的百分含量(%)=[(W₁-W₀₁-W)-(W₂-W₀₂)]/0.5×l00%；

纤维素的百分含量(%)=[(W₂-W₀₂)-(W₃-W₀₃)-（W₄-W₀₃)]/0.5×l00%；

木质素的百分含量(%)=（W₃-W₄）/0.5×l00%。

4降解纤维素、半纤维素和木质素三者的相对速率

5野外降解效果

将复合菌剂喷洒到野外杉木林样地（1m x1m），9个重复，于喷洒后第30天取样，对杉 木林地被可燃物木素含量、综纤维素含量分别进行测量，并与未喷洒菌剂区进行比较分析， 评价复合菌剂的野外降解效果。30d复合菌剂对杉木林地被可燃物野外降解效率见表1。

在自然状态下，未喷洒菌剂杉木林地被可燃物木质素含量30d内减少1.8%，平均每天减 少0.06%。复合菌剂喷洒100ml、200ml、400ml第30d木素含量分别减少15.6%、18.6%、 19.5%，木素含量的降低速度分别为0.52%/d、0.62%/d、0.65%/d；100ml的复合菌剂能使落 叶松林木素降解速率提高7.67倍，200ml使之提高9.33倍，400ml提高9.83倍。

在自然状态下，未喷洒菌剂杉木林地被可燃物综纤维素含量30d内减少4.8%，平均每天 减少0.16%。复合菌剂喷洒100ml、200ml、400ml第30d综纤维素含量分别减少20.4%、26.4%、 27.3%，综纤维素含量的降低速度分别为0.68%/d、0.88%/d、0.91%/d；100ml的复合菌剂能 使杉木林地被可燃物综纤维素降解速率提高3.25倍，200ml使之提高4.5倍，400ml提高4.69 倍。

表130d复合菌剂对杉木林地被可燃物野外降解效率