微生物利用糖类和蓝藻等有机物料参与形成腐殖质的研究

发布时间：2018-04-11 09:50

  本文选题：腐殖质 + 微生物　； 参考：《吉林农业大学》2016年博士论文

【摘要】：全球土壤质量的持续恶化引发人们对土壤资源状况的关注,不断提高土壤有机质含量并对其进行有效管理是应对这一恶化趋势的重要手段。腐殖物质作为土壤有机质的主体部分,对土壤有机质的质量与数量具有重大影响。有机物料与微生物是腐殖质形成的重要物质基础,不同微生物对不同有机物料的利用程度直接关系到腐殖化的效果及腐殖质组分的组成与结构。本论文针对不同微生物在液培条件下利用糖类、蓝藻及土培条件下利用玉米秸秆参与形成腐殖质的影响差异问题,采用液体纯培养及长期土壤模拟实验,研究了细菌、放线菌、真菌在葡萄糖、纤维素及蓝藻培养液中形成的菌体产物和胞外代谢液的性质以及对土壤添加玉米秸秆腐殖化产物的动态影响规律,同时探索了蓝细菌自发形成腐殖质的可能性以及各种天然有机物料碱提取组分的特征,得到如下结论:(1)液体培养条件下,微生物利用有机物料形成的胞外代谢液结构简单,菌体产物结构虽较复杂但与腐殖酸间仍存在一定差距。葡萄糖作为碳源基质时,菌体产物的芳香碳、羧基碳及羰基碳含量少,而多糖类碳组分含量多;放线菌与真菌能够持续利用葡萄糖推进有机物的深入转化;李色链霉菌利用葡萄糖合成了更多芳香环和不饱和碳链,菌体产物结构更为“成熟化”;枯草芽孢杆菌利用葡萄糖合成了更多稳定性长链脂肪烃,菌体产物饱和度较高,成熟度较差。相对于葡萄糖,微生物利用纤维素形成的菌体产物结构较简单;各菌株间差异较大,其中枯草芽孢杆菌与绿色木霉菌菌体产物结构最为复杂,降解纤维素后还能继续合成大分子复杂有机物,对纤维素的利用程度较深;青霉、灰色链霉菌与巨大芽孢杆菌的菌体产物结构简单,是降解纤维素的产物。(2)明确了菌体产物组成与碱提取组分间的对应关系,定义了液体纯培养条件下微生物利用单一碳源的转化效率和转化程度两个指标。综合考虑两个指标发现,李色链霉菌和灰色链霉菌利用葡萄糖产生的代谢物相对含量低但是产物复杂度高、稳定性强,尤其是李色链霉菌该特点突出;枯草芽孢杆菌形成的代谢物相对最多但产物的结构较简单,巨大芽孢杆菌利用葡萄糖的产物结构最简单、芳香性最弱;真菌对葡萄糖的利用水平居中,代谢物中可溶性组分含量多,其中绿色木霉菌利用葡萄糖形成的代谢物相对含量与复杂度均较青霉高。(3)蓝细菌自发形成腐殖质的可能性很低,但生长期内能产生某些结构较为复杂的有机物质,为极端条件下合成腐殖质或在微生物作用下形成腐殖质提供可能。相对于腐殖质,水华鱼腥藻菌体具备更丰富的有机氮和较少的有机碳,蛋白质及多糖成分含量高。胞外代谢液中含有大量羟基、羧基类官能团,胞内代谢物比胞外代谢物结构更复杂,芳香性强,缩合度高。对数生长期与衰亡后期菌体的芳香度较高,更接近于富里酸的复杂程度。(4)水华鱼腥藻培养液作为唯一碳源经微生物处理后,产物芳香度降低、氧化度升高,结构更为简单化;实验条件下微生物对蓝藻具有分解作用而非合成腐殖质,衰亡期蓝藻更易被分解利用;包含复合微生物的土壤浸出液降解蓝藻的能力最强,菌体产物结构最简单,其次是细菌和放线菌,真菌利用蓝藻形成的菌体产物结构最复杂。(5)微生物能够促进土壤中有机物料的腐殖化,且腐殖化进程具有时间效应。链霉菌属放线菌和霉菌属真菌在土壤腐殖化进程中的作用大于芽孢杆菌属细菌。微生物对添加玉米秸秆的土壤系统中胡敏酸的形成更为有利,富里酸有向胡敏酸转化的趋势。放线菌在培养中期作用非常突出,主要表现在可以促使富里酸中羧基成分向胡敏酸转移。真菌、细菌、放线菌分别对腐殖质中氢元素、氮元素与羧基组分的形成与分解有突出影响。(6)天然生物材料的总有机碳含量高于土壤有机碳含量;相对于土壤样品,天然生物材料的碱提取组分中水溶性组分与碱不溶组分含量明显偏高,碱可提取组分含量明显偏低。不同天然生物材料的碱提取组分之间及与土壤腐殖质间均存在差异,用碱提取法可从天然生物材料中获得相应组分,但其并非腐殖质。总的来说,液体培养条件下不同微生物对有机碳源的利用效果有差异,碳源类型对其有影响,结果比较复杂,和微生物在土壤培养条件下的表现有所不同;实验条件下微生物利用最简单碳源葡萄糖的腐殖化效果超过其对蓝藻和纤维素的利用;微生物对葡萄糖的腐殖化是合成过程,对纤维素的腐殖化经历了降解再合成阶段,利用蓝藻的腐殖化过程是降解残留过程。微生物对有机物料的利用效果具有菌群间与碳源基质间差异,研究解决了液体纯培养中菌体产物组成不明、微生物对不同碳源的腐殖化程度和途径有无差异等问题,综合探讨了长期土壤培养中有机物料腐殖化的微生物效应与时间效应,探索了蓝细菌在腐殖质起源中的作用,对深入理解腐殖质形成、起源中的生物化学过程具有重要意义。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：吉林农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S153.622

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 赵晶晶;郭颖;陈欣;史奕;韩晓日;;有机物料对土壤有机磷组分及其矿化进程的影响[J];土壤;2006年06期

2 陈欣;赵晶晶;鲁彩艳;赵牧秋;史奕;;有机物料中磷素研究进展[J];河南大学学报(自然科学版);2007年01期

3 陆晓辉;黎成厚;涂成龙;;有机物料对黄壤性质及外源铜有效性的影响[J];安徽农业科学;2009年06期

4 练成燕;张桃林;王兴祥;;有机物料对红壤几种形态碳氮及酸度的影响[J];中国农业科学;2009年11期

5 商晓芳;;有机物料的作用及其开发利用[J];现代农业科技;2012年04期

6 周江涛;吕德国;;有机物料覆盖对果园土壤环境的影响[J];北方果树;2013年06期

7 石元亮,王晶,姜淑华;有机物料改良苏打盐渍土机制的研究——对土壤化学组成及盐碱特性的影响[J];土壤通报;1989年04期

8 朱红霞,姚贤良;有机物料在稻作制中的物理作用[J];土壤学报;1993年02期

9 周卫军,王凯荣,刘鑫;有机物料循环对红壤稻田系统磷素营养的影响[J];植物营养与肥料学报;2005年05期

10 匡恩俊;迟凤琴;宿庆瑞;张久明;张晓伟;刘涛;;砂滤管条件下不同有机物料的分解规律[J];黑龙江农业科学;2010年04期

相关会议论文 前10条

1 李建明;吴景贵;;不同有机物料对土壤和环境影响差异性的研究进展[A];2013中国环境科学学会学术年会论文集（第八卷）[C];2013年

2 迟凤琴;张久明;匡恩俊;宿庆瑞;;不同条件下有机物料在黑土中分解规律的研究[A];中国土壤学会第十一届全国会员代表大会暨第七届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会论文集（上）[C];2008年

3 李建明;吴景贵;;不同来源有机物料对黑土腐殖质热学性质影响差异性的研究[A];面向未来的土壤科学（上册）——中国土壤学会第十二次全国会员代表大会暨第九届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会论文集[C];2012年

4 张玉华;宋成军;刘东生;张艳丽;徐哲;李想;王延昌;;江苏省两种有机物料的稻田土壤固碳有效性评价[A];发展低碳农业 应对气候变化——低碳农业研讨会论文集[C];2010年

5 张小勇;莫海涛;;固体有机物快速腐熟的微波预处理研究[A];全国畜禽和水产养殖污染监测与控制治理技术交流研讨会论文集[C];2008年

6 娄燕宏;诸葛玉平;郭文文;;铜污染土壤施加有机物料对微生物量碳的影响[A];中国土壤学会第十一届全国会员代表大会暨第七届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会论文集（下）[C];2008年

7 王艮梅;周立祥;;施用有机物料对污染土壤水溶性有机物和铜活性的动态影响(摘要)[A];中国地壤学会第十次全国会员代表大会暨第五届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会文集（面向农业与环境的土壤科学专题篇）[C];2004年

8 迟凤琴;;影响黑土中有机物料分解因素的研究[A];中国地壤学会第十次全国会员代表大会暨第五届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会文集（面向农业与环境的土壤科学专题篇）[C];2004年

9 张池;Velasquez, E.;Pando, A.;Brunet,D.;戴军;Lavelle.P.;;不同有机物料作用下Aporrectodea caliginosa蚓粪的近红外光谱(NIRS)特征[A];第四次全国土壤生物和生物化学学术研讨会论文集[C];2007年

10 吴景贵;席时权;曾广赋;姜岩;王明辉;;土壤水浸液浓缩过程中物质转化的傅里叶变换红外光谱研究[A];全国第10届分子光谱学术报告会论文集[C];1998年

相关重要报纸文章 前2条

1 记者 赵引德;有机物料快速腐熟技术研制成功[N];农资导报;2007年

2 记者 王永康　通讯员 徐亮;聚海公司 三项技改打造循环链条[N];河北经济日报;2010年

相关博士学位论文 前7条

1 李艳;微生物利用糖类和蓝藻等有机物料参与形成腐殖质的研究[D];吉林农业大学;2016年

2 李志刚;有机物料对宁夏人工草地的改良作用[D];宁夏大学;2016年

3 许衡;有机物料和氮素化肥对平邑甜茶实生苗生物学效应的研究[D];山东农业大学;2003年

4 龙攀;有机物料还田对麦玉两熟农田土壤有机碳和系统碳净平衡影响研究[D];中国农业大学;2014年

5 刘晓雨;施用有机物料对农田固碳减排及生产力的影响：田间试验及整合研究[D];南京农业大学;2013年

6 毛志泉;有机物料对平邑甜茶实生苗根系结构与功能影响的研究[D];山东农业大学;2002年

7 曹健;有机资源与化肥配施农业模式的农学和环境效应评价[D];中国农业大学;2015年

相关硕士学位论文 前10条

1 崔全红;不同有机物料投入对X土有机碳和养分含量的影响[D];西北农林科技大学;2016年

2 张畅;不同有机物料还田对土壤肥力及玉米生长发育的影响[D];吉林农业大学;2016年

3 张名豪;有机物料对紫色土氮素的迁移转化及其有效性的影响[D];西南大学;2016年

4 史琼彬;有机物料对紫色水稻土颗粒有机质及镉生物有效性的影响[D];西南大学;2016年

5 甘丽仙;有机物料施用对稻田土壤镉溶出及垂直迁移的影响[D];湖南农业大学;2015年

6 孙继梅;不同有机物料对土壤氮素分布特征及玉米产量的影响[D];吉林农业大学;2016年

7 车庆博;施用有机物料对尿素氨挥发影响的研究[D];吉林农业大学;2008年

8 邓佳;有机物料对紫色土磷的迁移转化及有效性影响[D];西南大学;2015年

9 张成;有机物料与外源铜对小白菜和土壤的效应研究[D];山西农业大学;2013年

10 王鹏程;有机物料覆盖对苹果园土壤性状及树体生长发育的影响[D];中国农业科学院;2014年

，

本文编号：1735478