利用角蛋白分解细菌菌群制备鸡羽毛生物肥料促进菠菜生长：一种可持续的农业新方案

《BMC Microbiology》：Enhancing spinach growth with a biofertilizer derived from chicken feathers using a keratinolytic bacterial consortium

为解决鸡羽毛废弃物造成的生态问题以及化学肥料带来的环境弊端，研究人员开展了利用角蛋白分解细菌菌群将鸡羽毛转化为生物肥料的研究。结果表明，该生物肥料促进菠菜生长效果显著优于对照组和 NPK 化肥，对农业可持续发展意义重大。

　　在广袤的农业领域，肥料的合理使用一直是保障作物高产的关键因素之一。随着全球人口的持续增长，对粮食的需求也与日俱增，如何提高粮食作物的产量成为了亟待解决的问题。在过去，化学肥料凭借其高效的增产效果被广泛应用，但长期大量使用化学肥料带来了诸多弊端，比如氮素淋失导致水体富营养化、土壤酸碱度失衡、土壤质量下降以及微生物群落结构破坏等 ，这些问题不仅影响了土壤的生态功能，还对环境造成了严重污染。

与此同时，在巴基斯坦，家禽养殖业蓬勃发展，鸡肉产量可观，然而鸡羽毛废弃物却成为了一个棘手的难题。鸡羽毛主要由角蛋白构成，这种蛋白质结构稳定，难以降解，大量堆积的鸡羽毛不仅占用土地资源，还对生态环境造成了压力。但角蛋白含有丰富的氮元素，若能将其有效转化利用，便有望成为一种优质的肥料来源。在此背景下，来自卡拉奇大学微生物学系等多个机构的研究人员开展了一项极具意义的研究，旨在探索利用角蛋白分解细菌菌群将鸡羽毛转化为生物肥料，并探究其对菠菜生长的影响 。该研究成果发表在《BMC Microbiology》杂志上。

研究人员在实验过程中，运用了多种关键技术方法。首先，从家禽农场土壤样本中分离并保存了两种细菌菌株，即地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）MW45 和类地衣芽孢杆菌（Bacillus paralicheniformis）MW48 。之后，制备种子培养物，将菌株接种于特定培养基中培养，通过比浊法调整菌液浓度。为了提高角蛋白酶的产量，研究人员还尝试将菌株固定在玉米芯上。实验中，采用凯氏定氮法测定培养基中的氮含量，运用酶活性检测方法测定角蛋白酶的产量，通过盆栽实验对比生物肥料、化学肥料以及对照组对菠菜生长的影响。

角蛋白酶生产及羽毛降解效果

研究发现，单独培养时，地衣芽孢杆菌 MW45 产生角蛋白酶的能力比类地衣芽孢杆菌 MW48 更强。而且，将菌株固定在玉米芯上能显著提高角蛋白酶的产量，增幅约为 12%。进一步将两种菌株以游离细胞和固定化形式共同培养 72 小时后发现，固定化的地衣芽孢杆菌 MW45 和类地衣芽孢杆菌 MW48 菌群在降解羽毛方面表现最为出色，角蛋白酶产量相较于游离细胞增加了 17%，羽毛降解率在 72 小时内可达 95 - 100% 。

氮含量分析

对羽毛水解物的氮含量分析显示，由地衣芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌与类地衣芽孢杆菌菌群分别制备的羽毛水解物，其氮含量存在差异，菌群制备的羽毛水解物氮含量更高 ，为后续作为生物肥料的应用提供了有力的数据支持。

生物肥料对菠菜生长的影响

盆栽实验结果表明，鸡羽毛水解物作为生物肥料对菠菜生长的促进作用显著高于对照组和市售 NPK 化肥。在发芽率方面，羽毛水解物处理组达到 48%，而化肥组仅为 31%；活力指数上，羽毛水解物组为 1081.44，化肥组为 714.4；叶片数量、植株高度和重量等指标上，羽毛水解物组也均优于化肥组 。此外，羽毛水解物还能改善土壤肥力，调节土壤的 N、P、K 和 C/N 比，促进种子萌发、幼苗生长以及根瘤发育。

研究结论与讨论

该研究成功利用角蛋白分解细菌菌群将鸡羽毛转化为具有高效促生长作用的生物肥料，为解决鸡羽毛废弃物处理问题和化学肥料带来的环境问题提供了新的思路和方法。这种生物肥料不仅能有效促进菠菜生长，还能改善土壤质量，是一种环保、可持续的肥料选择。在未来的农业生产中，有望得到广泛应用，助力实现绿色农业发展目标，为环境保护和农业增产做出贡献。同时，该研究也为其他类似废弃物的资源化利用提供了参考范例，具有重要的科学价值和实践意义。