出品：科普中国

作者：詹娟，刘庆华，庞学勇（中国科学院成都生物研究所）

监制：中国科普博览

近年来，我国水果产业迅猛发展，2021年果园面积达1281万公顷[1]；果园丰收的同时，也带来了大量“绿色烦恼”——修剪下来的果树枝条、掉落的树叶等废弃物达5764万吨[1]，如此大量废弃物的处理成为了果农焦头烂额的“头号难题”。

传统的处理方式是“一把火烧掉”，这样做的确能烧死杂草种子和害虫虫卵，省事又直接，但代价也不小：滚滚浓烟却也污染了我们赖以生存的空气和环境。

随着环保理念的深入人心，采用堆肥等资源化利用方式处理果园废弃物成为了果农的“心头好”。堆肥的奥秘在于：把果树枝叶这些“绿色垃圾”堆起来，让它们在高温环境下自然分解，经过微生物的“魔法”加工，这些“绿色垃圾”最终变为稳定、无害的腐殖质产物。形成的堆肥产品，是上好的土壤改良剂和天然有机肥，可以让土壤更疏松、更有营养，让庄稼长得更好、品质更优，收成更好，备受农民喜欢。

果园废弃物

（图片来源：维基百科）

那么，大家便有疑问：“堆肥一般需要多长时间呢？”“一片果园枯枝落叶量这么大，全部堆肥完得多久呢？”“有没有什么办法可以加快堆肥进程呢？”……针对果园废弃物堆肥过程中的这一系列问题，中国科学院成都生物研究所庞学勇研究员团队给出了绿色、高效、安全的解决方案。

果枝残余物的自然“分解者”——厚壁隔孢伏革菌

微生物是参与有机物降解的核心，能有效控制堆肥进程、降解速率和堆肥质量等关键过程。想要高效处理果树枝条这类“难啃的硬骨头”，关键就在于找到那些特别擅长“吃木头”（分解木质纤维素）的强力微生物帮手。

目前，农作物秸秆、农家肥、水果和蔬菜等农业废弃物的堆肥技术已较成熟，而且应用广泛，但专门利用果树枝条堆肥的还十分少见。这主要是因为，果树枝条中木质素这一顽固组分含量非常高，导致其降解难度大。经过不懈努力，庞学勇研究员团队发现了厚壁隔孢伏革菌（Peniophora crassitunicata）HUA这一木质素高效降解菌[2]，在降解葡萄枝等果园废弃物方面表现出一定的潜力。

厚壁隔孢伏革菌HUA的木质素降解潜力

（a：愈创木酚平板显色实验，反映菌株产漆酶能力；b：苯胺蓝平板褪色实验，反映菌株产过氧化物酶能力）

（图片来源：参考文献[3]）

隔孢伏革菌属于担子菌门隔孢伏革菌科的真菌，属名Peniophora，涵盖多个物种。我们发现的菌株HUA的形态特征如下图所示，在培养过程中生长速度慢，菌落初期为白色，棉絮状，表面稍有凸起，挑取时具有粘稠感，生长后期菌落逐渐变为黄褐色。显微镜下菌丝透明较细，有锁状联合（真菌菌丝的一种连接结构，利于营养传递）。菌株HUA可在pH 3.0 ~ 9.0、温度15度到35度环境下生长，具有较好的环境适应能力。

厚壁隔孢伏革菌HUA显微形态特征

（图片来源：参考文献[2]）

厚壁隔孢伏革菌HUA是怎样“吃木头”的呢？因为它有个厉害的本事：能同时分泌三种特殊的“分解工具”—漆酶、锰过氧化物酶、木质素过氧化物酶，均为分解木质素的关键酶类，专门对付果树枝条里的顽固组分，在木质纤维素降解方面表现出色。

我们通过实验发现，将菌株HUA接种到液态PDA培养基培养1周，漆酶（Lac）活性从第3天开始大幅上升，第7天达到53.2 U/L；木质素过氧化物酶（LiP）活性在前5天逐渐增加，最高达9.51 U/L；锰过氧化物酶（MnP）活性在3种酶中最高，前3天呈快速上升趋势，第3天酶活性达到峰值174 U/L。

在实验室里，我们观察了菌株HUA的工作状态：将菌株HUA接种到液态PDA培养基培养，它就开始“干活”了，木质素过氧化物酶（LiP）比较“稳扎稳打”，前5天活性慢慢上升，最高达9.51 U/L；漆酶（Lac）活性则是从第3天开始“火力全开”，第7天达到53.2 U/L；最厉害的是锰过氧化物酶（MnP），前3天活性就急速飙升至峰值174 U/L。

接着，我们选择常见的果园废弃物—葡萄枝条作为材料，开展发酵实验，检验菌株HUA的降解效果，结果令人惊喜：仅仅发酵20天后，半纤维素降解了超过三分之一（36.6%），效果最明显；纤维素也降解了近两成（17.5%）；连最顽固的木质素也被降解了一成多（10.3%）。

菌株HUA产酶活性变化

（图片来源：参考文献[2]）

菌株HUA对葡萄枝条木质素、纤维素和半纤维素的降解效果

（图片来源：参考文献[2]）

协同堆肥显威力：厚壁隔孢伏革菌的高效堆肥之旅

我们以葡萄果枝残余物为原材料，开展堆肥试验，发现菌株HUA单独接种堆肥就可有效提高木质纤维素降解效果；菌株HUA和市面上的“堆肥好帮手”商业菌剂（主要成分为芽孢杆菌属、曲霉属等木质纤维素降解菌）一起工作，降解效果则更上一层楼。这对“好搭档”干活效率更高，堆体升温更快，2天即冲上了62℃，而且堆肥高温期持续时间更长（15天），显著地加速了堆肥腐熟进程和木质纤维素的降解。历时40天发酵腐熟过程后，获得成熟度高且环境友好、安全无毒的堆肥产品[4]。

落叶归根，最后我们将获得的堆肥产品还田于柑橘果园，发现果园土壤养分有效性和微生物活性得到了显著提升，堆肥产品的施用有效改善了果园土壤质量，这为果园废弃物的资源化利用开辟了一条新路子。

此外，接种菌株HUA的堆肥中，“微生物工人团队”阵容强大：厚壁菌门（如芽孢杆菌属、类芽孢杆菌属）、子囊菌门（如曲霉属）及拟杆菌门、放线菌门、担子菌门（如隔孢伏革菌属）主导堆肥微生物群落。接种菌株HUA后，堆肥“微生物工人团队”发生了“重组”和“优化”，堆肥中耐热芽孢杆菌属、短芽孢杆菌属、肠球菌属、木霉属等微生物更加丰富。这些“微生物工人”个个都是精英，在热解阶段代谢十分活跃（以碳水化合物代谢为主），高效协同工作，最终实现更快、更好的堆肥效果。

厚壁隔孢伏革菌堆肥及还田

（图片来源：作者团队实验拍摄和记录）

厚壁隔孢伏革菌：果园废弃物变废为宝的“明日之星”

团队已有研究证明，厚壁隔孢伏革菌是高效分解果枝残余物的理想微生物资源，这些研究可为厚壁隔孢伏革菌将来的大规模“上岗”提供坚实的科学依据和技术支撑，不过它的“超能力”还有待进一步挖掘。

值得期待的是，厚壁隔孢伏革菌的推广应用，如苹果、柑橘等多种果园废弃物的堆肥，一定可以促进果园废弃物的资源化利用和发展，变废为宝，一举多得，真正的解决果农的“心头病”！

参考文献：

[1] 国家统计局. 中国统计年鉴[M]. 北京: 中国统计出版社, 2022.

[2] 庞学勇, 陈俊文, 刘庆华. 一株隔孢伏革菌及其应用: CN202210585440.2[P]. 2022-10-14.

[3] 陈俊文. 木质素降解菌的筛选及对果枝残余物降解与应用效果研究. 北京: 中国科学院大学, 2023.

[4] Zhan J, Liu QH, Chen JW, Pang XY. New insights into Peniophora crassitunicata and its co-inoculation with commercial microbial inoculant accelerating lignocellulose degradation and compost maturation during orchard wastes composting. Environmental Research, 2025, 274: 121298.

来源: 中国科普博览

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