全 文 ：文章编号:1001 － 4829(2015)03 － 1197 － 04 DOI:10． 16213 / j． cnki． scjas． 2015． 03． 051
收稿日期:2014 － 09 － 21
基金项目:重庆市基本科研业务费项目(2013cstc-jbky-00523);
重庆市自然科学基金重点项目(CSTC2009BA4077)
作者简介:朱金山，助理研究员，博士，主要从事农业环境保护领
域的科研工作，* 为通讯作者。
墨汁鬼伞对猪粪中铅的富集特性研究
朱金山1，胡留杰1，刘剑飞1，李 燕1，余 端1，马连杰1，冯牧野2，廖敦秀1*
(1．重庆市农业科学院农业资源与环境研究所，重庆 401329;2．西南大学资源环境学院，重庆 400716)
摘 要:猪粪是我国最常用的有机肥。近年来，我国铅污染形势严峻，猪粪也不可避免地受到了铅污染的影响。利用真菌墨汁鬼
伞(Coprinopsis atramentaria)去除猪粪中的铅是一项新型、可行的措施，前景广阔。本文通过室内模拟实验，考察了猪粪中不同铅污
染浓度对墨汁鬼伞生长特性的影响，同时探讨了不同铅污染水平下墨汁鬼伞对铅的吸收特征。结果表明，随着铅离子浓度的升
高，墨汁鬼伞的生长速率整体呈下降趋势，低浓度的铅(＜ 10 mg /kg)促进了墨汁鬼伞的生物量的累积，高浓度则抑制墨汁鬼伞的
生长。墨汁鬼伞菌丝对培养基中铅的富集过程主要集中在菌丝生长前期(0 ～ 2 d 以内)，墨汁鬼伞菌丝对铅的吸收与培养基铅浓
度呈正相关关系(r2 = 0． 913)。总体而言，墨汁鬼伞对铅的耐受能力较强，可作为铅的生物富集大型真菌。
关键词:墨汁鬼伞;铅;猪粪;富集特性
中图分类号:X53 文献标识码:A
Characteristics of Pb Enrichment in Pig Manure by Coprinopsis atramentaria
ZHU Jin-shan1，HU Liu-jie1，LIU Jian-fei1，LI Yan1，YU Duan1，MA Lian-jie1，FENG Mu-ye2，LIAO Dun-xiu1*
(1． Institute of Agricultural Ｒesources and Environment，Chongqing Academy of Agricultural Sciences，Chongqing 401329，China;2． Col-
lege of Ｒesource and Environment，Southwest University，Chongqing 400716，China)
Abstract:Pig manure is widely used as organic fertilizer in China． In recent years，environment is polluted by Pb，including pig manure．
Clearing the Pb in pig manure by Coprinopsis atramentaria is a possible entirely new approach． Through laboratory simulation experiments，
the influence of growth characteristics of Coprinopsis atramentaria by different concentration of lead in pig manure were investigated． The
characteristics of lead absorption under different level of lead were also discussed． Ｒesults showed that with the increase of lead concentra-
tion，the growth rate of Coprinopsis atramentaria decreased，low concentration of lead (＜ 10 mg /kg)might promote the biomass accumula-
tion of Coprinopsis atramentaria． However，high concentration of lead could restrain the growth of Coprinopsis atramentaria． Coprinopsis atra-
mentaria were mainly concentrated in the process of lead concentration in culture medium mycelia growth prophase (0 － 2 days)． There were
positively correlated relationships between lead absorption of Coprinopsis atramentaria and lead concentrations in medium (r2 = 0． 913)． In
general，the tolerance ability of lead by Coprinopsis atramentaria was stronger，and it could be used as macro-fungi applied to ecological re-
mediation of Pb pollution．
Key words:Coprinopsis atramentaria;Pb;Pig manure;Characteristics of enrichment
猪粪中富含氮、磷、钾等营养成分和有机质。将
猪粪直接还田或者通过生物发酵制成有机肥料后施
入土壤，可改良土壤物理化学与生物性状并供给作
物矿质养分，实现充分利用养分物质循环的科学环
保型农业，提高农业可持续发展能力。但是，这种利
用方式的重要前提是猪粪本身是“清洁”的。然而，
在当前生猪规模化养殖过程中，含有大量重金属的
不合规饲料及非法添加剂屡见不鲜，加之生猪的生
物富集作用，导致猪粪中重金属含量严重超标。如
果直接以重金属污染的猪粪为原料生产有机肥并在
农业生产上应用，势必导致土壤重金属污染，严重影
响农产品质量安全。
铅污染是所有重金属污染中面积最为广泛、危
害程度最深的。铅污染事件频发的背后是我国环境
铅污染的严峻形势。从 2006 年的甘肃徽县的“铅污
染事件”［1］到 2009 年的湖南武冈［2］以及陕西省凤
翔县的“铅污染事件”［3］等的发生均表明，铅污染环
7911
2015 年 28 卷 3 期
Vol. 28 No. 3
西 南 农 业 学 报
Southwest China Journal of Agricultural Sciences
境的修复迫在眉睫，不仅需要清除土壤中的铅污染，
更需要切断土壤中铅污染的源头。
利用食用菌萃取畜禽粪便中的铅技术是一项新
型、可行的措施，前景广阔。墨汁鬼伞(Coprinopsis
atramentaria)(真菌类担子菌纲伞菌目伞菌科鬼伞
属)是重金属富集菌类，具有生物产量高、生长周期
短、收集方便等特点，可以在短时间内通过不间断的
种植有效去除猪粪中的铅，降低铅无害化、资源化处
理的投资成本［4］。开展墨汁鬼伞对铅的富集机理
研究，不仅对猪粪重金属铅萃取技术有理论指导作
用，而且具有十分重要的实践意义。
1 材料与方法
1． 1 供试材料
猪粪、蛋白胨、蔗糖、酵母膏、琼脂、KH2PO4、Mg-
SO4、酸性缓冲溶液、碱性缓冲溶液、CuSO4·5H2O、
(CH3COO)2Pb·3H2O、CaCl2、超净工作台(SW-CJ-
1BU，苏净集团苏州安泰空气技术有限公司)、培养
箱(LＲH-150F，上海齐欣科学仪器有限公司)、电子
天平(梅特勒．托利多)。
1． 2 试验方法
1． 2． 1 菌种活化 在无菌条件下，将供试菌株(购
自陕西省微生物研究所)接种于 PDA 斜面培养基
上，25 ℃培养 7 d，菌丝基本长满斜面，4 ℃保存备
用。将活化后的斜面菌种挑块接种于平板的正中
央，25 ℃培养 5 ～ 7 d，菌丝长满平板，4 ℃保存备用。
1． 2． 2 培养基组分 PMM (猪粪培养基):风干猪
粪 200 g煮汁水 1000 mL，蔗糖 20 g，蛋白胨 2 g，琼
脂 20 g。
1． 2． 3 培养方法 培养基熬制后，倒入三角瓶中，
封口，在高压灭菌锅温度为 121 ℃条件下灭菌 30
min，在超净工作台上用 5 mm 打孔器在活化后的墨
汁鬼伞平板边缘打孔，挑出菌块，除去底部培养基接
种于液体培养基中或平板正中央。每个处理设置
15 个平板。接种后，放到 25 ℃、湿度 85 %条件下
培养 15 d，每 2 d 记录 1 次菌丝生长速度。将菌丝
完整的从培养皿中取出，称取鲜重和干重。重金属
铅浓度设置为 0，5，10，20，50，100，200，300，
400，500，600，800 mg /kg。
1． 2． 4 菌丝体中铅离子浓度的测定 分别向 100
mL 液体培养基中加入(CH3COO)2Pb·3H2O母液，
得到含铅的浓度为 0、5、100、800 mg /L。于 25 ℃，
180 r /min 的旋转摇床上培养 9 d。每隔 1 d取 7 ～ 8
mL 菌液，10 000 r /min、4 ℃离心 10 min。准确吸取
上清液 5 mL，用原子分光光度法测定上清液中铅离
子浓度［5］。
1． 3 数据处理
本文的数据处理都是基于 Spss10． 0 软件实现。
2 结果与分析
2． 1 铅对墨汁鬼伞生长特性的影响
2． 1． 1 铅对墨汁鬼伞菌丝生长的影响 根据墨汁
鬼伞菌丝生长情况，计算出在不同铅离子浓度下墨
汁鬼伞的生长速率，并绘制成墨汁鬼伞生长速率曲
线图(图 1)，从图中可以看出随着重金属离子浓度
的升高，墨汁鬼伞的生长速率整体呈下降趋势。
实验结果显示，铅浓度 ＜ 10 mg /kg 时，墨汁鬼
伞菌丝生长速率维持在 9 ～ 10 mm /d 之间，没有显
著的差异，但趋势仍然是随着铅浓度增加而缓慢增
加。当铅浓度达到 20 mg /kg时，墨汁鬼伞菌丝生长
速率提高至 12 mm /d达到峰值，较之铅低浓度时显
著提高了 20 %。这说明少量的铅提高了墨汁鬼伞
菌丝的生长速率。当铅浓度高于 20 mg /kg 时但低
于 100 mg /kg时，墨汁鬼伞生长速率快速下降到 8． 7
mm /d，之后趋于稳定。因此，作者将试验铅浓度设
定为 0 ～ 100 mg /kg之间。
2． 1． 2 铅对墨汁鬼伞菌丝鲜重、干重及折干率的影
响 从图 2 可以看出，所有处理折干率相差不大，最
大值与最小值只差仅为 0． 25 %，因此是否将菌丝晾
干对菌丝生物量大小的影响不大。从图中还可以看
出，干重与湿重的变化趋势是一致的:在铅浓度在 0
～10 mg /kg之间时，菌丝生物量从 0． 35 g缓慢上升
至 0． 38 g，与生长速率的趋势相似;而当铅浓度达到
20 mg /kg时生物量开始下降，随着铅浓度的继续升
高，处理的生物量继续下降，从峰值的 0． 38 g 下降
到了 0． 32 g。这说明低浓度的铅(＜ 10 mg /kg)促进
了墨汁鬼伞的生物量的累积，高浓度则抑制墨汁鬼
伞的生长。通过对比菌丝生长速率，发现当铅浓度
为 20 mg /kg时，尽管生长速率有较为明显的提升，
其生物量反而降低了。因此，可以推测出在此铅浓
13
12
11
10
9
8
7
6
生
长
速
率
(m
m
/d
)
0 5 10 20 50 100 200 300 400 500 600 800
铅离子浓度(mg/L)
图 1 不同铅离子浓度下墨汁鬼伞的生长速率
Fig． 1 Growth rate of Coprinopsis atramentaria in different concentra-
tions of lead
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0.08
0.07
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0
鬼
伞
菌
丝
重
量
(g
)
5.45
5.40
5.35
5.30
5.25
5.20
5.15
5.10
5.05
5.00
折
干
率
(%
)
鲜重
干重
折干率
0 1 10 30 50 100
铅浓度(mg/kg)
图 2 铅对墨汁鬼伞菌丝鲜重、干重及折干率的影响
Fig． 2 Influence of growth characteristics of Coprinopsis atramentaria
by different concentration of lead
度之下菌丝的数量大幅减少了或者菌丝的直径粗细
下降了，即对菌丝生长产生了极为不利的影响。
许多研究表明［6 ～ 7］高浓度的铅会对菌类生长产
生负面作用，但低浓度的铅的作用不一。焦帅等［8］
对平菇菌丝添加 10 mg /kg 的铅后即发现对平菇生
长产生了较为明显的抑制作用，但张茹琴［6］发现铅
对外生菌根真菌即便达到 600 mg /kg时仍然存在促
进作用，达到 1000 mg /kg以上的超高浓度才会出现
抑制作用。本实验结果显示 20 mg /kg 以上的铅才
出现抑制作用，低浓度的铅反而促进生长。这可能
是不同种类真菌菌丝对铅的耐受力不同的缘故，也
说明墨汁鬼伞对铅有着较强的耐受力，生长在较高
铅环境中仍然存在着较强的活力，适合作为净化铅
污染的菌类。
2． 2 墨汁鬼伞对铅的吸收特性
2． 2． 1 培养基中铅离子浓度的变化 对铅浓度为
5、100、800 mg /kg的处理培养后测定培养基中铅离
子浓度。培养前 2 d，培养基中铅离子大幅下降。其
中，铅浓度为 5、100 mg /kg 2 个处理的培养基中铅
离子浓度下降至 0，800 mg /kg 处理从 800 mg /kg 下
降至 100 mg /kg左右，之后基本不再变动。这说明
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0培
养
基
中
铅
离
子
浓
度
(m
g/
L)
0 2 4 6 8 9
Pb5 Pb100 Pb800
培养天数(d)
Pb 5、Pb 100、Pb 800 分别表示培养基铅浓度为 5、100、800 mg /kg
的处理
图 3 培养基铅离子浓度随培养时间变化曲线
Fig． 3 Curve of lead concentration in culture medium change with in-
cubation time
600
500
400
300
200
100
0
鬼
伞
菌
丝
铅
含
量
(m
g/
kg
)
0
铅离子含量(mg/kg)
20 40 60 80 100 120
y=4.6229x+30.593
R2=0.9131
图 4 不同铅离子含量对鬼伞菌丝铅含量的影响
Fig． 4 Ｒelation between lead concentration in culture medium and
Coprinopsis atramentaria
墨汁鬼伞菌丝对培养基中铅的富集过程主要集中在
0 ～ 2 d以内。前两个处理中，墨汁鬼伞菌丝能够完
全清除环境中的铅，而对于 800 mg /kg 及以上的高
浓度，墨汁鬼伞菌丝尚不能一次性完全清除铅，其最
大净化能力为 700 mg /kg，效果十分可观。实际生
产中，对铅浓度含量过高的样品可通过重复种植以
达到治理铅污染的理想效果。
2． 2． 2 墨汁鬼伞菌丝对铅的吸收量 实验结果显
示墨汁鬼伞菌丝对铅的吸收与培养基铅浓度呈正相
关关系。空白处理菌丝铅含量为 0。培养基铅浓度
为 10 mg /kg 时菌丝铅含量略微上升，其后快速上
升。当处理铅浓度为 100 mg /kg时菌丝铅含量可达
到 450 mg /kg，是铅浓度为 10 mg /kg 的 25 倍 。快
速上升的主要原因是处理铅浓度梯度变化。可以看
到浓度变化的倍数与曲线的斜率基本上是一致的:
从铅浓度 20 mg /kg上升至 50 mg /kg，为原本的 2． 5
倍，其斜率值最高，而且该值为 2． 58 非常接近 2． 5。
铅浓度从 10 mg /kg上升至 20 mg /kg以及从 50 mg /
kg上升到 100 mg /kg，为原本的 2 倍，其斜率值为 2．
05，同样与理论斜率非常接近。由此可以推断出在
处理铅浓度在 100 mg /kg 时，墨汁鬼伞菌丝能够完
全吸收培养基中的铅，印证了图 1 的结果。
许多研究发现［6 ～ 7，11］随着培养基铅浓度的上升
菌丝内铅含量随之上升。张亮［7］在研究双孢蘑菇
等 5 种真菌时发现若该种真菌吸收铅能力强，实际
曲线斜率越接近铅浓度变化的理论数值。吸收铅能
力弱则无此现象。这同样说明墨汁鬼伞对铅吸收存
在吸收上限。
3 结 论
(1)随着铅离子浓度的升高，墨汁鬼伞的生长
速率整体呈下降趋势，低浓度的铅(＜ 10 mg /kg)促
进了墨汁鬼伞的生物量的累积，高浓度则抑制墨汁
鬼伞的生长。墨汁鬼伞菌丝对培养基中铅的富集过
程主要集中在菌丝生长前期(0 ～ 2 d 以内)，墨汁鬼
99113 期 朱金山等:墨汁鬼伞对猪粪中铅的富集特性研究
伞菌丝对铅的吸收与培养基铅浓度呈正相关关系
(r2 = 0． 913)。
(2)总体而言，在铅污染条件下，墨汁鬼伞对铅
的耐受能力较强，菌丝生长速度快，吸收过程短，富
集系数较高，可作为铅的生物富集大型真菌，是一种
非常经济的治理猪粪中铅污染的菌类。如果将处理
过的猪粪施入土壤，还可能改善土壤微生物群落平
衡，为实现生态有机农业打下基础。
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(责任编辑 姚永红)
0021 西 南 农 业 学 报 28 卷