玉米秸秆降解复合菌系培养条件优化及应用效果研究

发布时间：2020-08-09 16:20

【摘要】：秸秆还田作为秸秆资源化利用的主要方式,在增加土壤养分、改善土壤质量的同时,也带来秸秆还田后出苗率低、病虫危害等诸多问题,尤其在北方春玉米区,低温、干旱因素等限制还田秸秆的有效腐解,严重影响第二年耕作、播种及出苗。还田秸秆降解实际上是微生物酶解的过程,构建秸秆高效降解微生物菌群是有效促进腐解,提高秸秆生物资源利用率的有效途径之一,本试验在玉米秸秆低温高效降解复合菌系GF-20获得较好的秸秆降解效果和低温稳定性的基础上,继代培养复合菌系GF-20并优化其培养条件并应用于大田,为玉米秸秆生物腐解提供理论依据及技术支撑。其主要研究结果如下。1.复合菌系GF-20氮源驯化:将复合菌系GF-20继代于不同硫酸铵和尿素比例培养条件下,获得不同氮源比例复合菌系T,其中尤以复合T2菌系(硫酸铵+尿素=0.16%+0.04%)滤纸崩溃效果最佳,纤维素酶活性和玉米秸秆降解率显著高于其他处理,滤纸酶活性在8.83-4.62U/ml,内切酶活性在14.61-4.63U/ml范围内,培养15、30d玉米秸秆降解率分别为22.64%和37.58%。2.复合菌系GF-20培养条件优化:通过正交试验,检测葡萄糖、氮素、碳酸钙、磷酸氢二钾四种因子的不同水平对驯化后复合菌系GF-20滤纸纤维素酶活的影响,通过直观分析、方差分析,结果表明:影响纤维素酶活性因子主次为氮源、碳源、碳酸钙、磷酸氢二钾,葡萄糖浓度为0.5%、氮素浓度为0.20%、碳酸钙浓度为0.20%、磷酸氢二钾浓度为0.05%时,纤维素酶活性最高。3.复合菌剂GF-20的应用效果:通过室内盆栽与大田试验条件研究复合菌GF-20应用效果,室内盆栽试验结果表明,施用复合菌剂GF-20处理显著增加了玉米植株苗期根表面积、根干重、根体积、根长及玉米秸秆降解率,分别增加4.97cm~2、0.021g、0.192cm~3、72.66cm和7.63%;大田试验结果表明,施用了秸秆降解菌剂处理较对照土壤养分含量均有不同程度的提高,不同时期土壤养分呈先增长后下降趋势,各处理均以施用秸秆降解复合菌GF-20土壤养分最高,30d土壤碱解氮、土壤速效钾、土壤速效磷、土壤有机质较未施用菌剂秸秆还田分别增加22.05 mg/kg、85.54 mg/kg、7.75 mg/kg和8.44 g/kg,且差异均达到显著水平。
【学位授予单位】：内蒙古农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S141.4
【图文】：

内蒙古农业大学硕士学位论文素能力的真菌同时具有较强的半纤维分解能力。主要是真菌在生长过程中有穿透植物角质层紧紧吸附在细胞壁上的菌丝，增加纤维素酶与纤维素物面，从而加快秸秆降解速率。木质素是最难降解的物质，完全降解木质素微生物的协同作用。具有分解纤维素能力的细菌一般分为厌氧型、好氧型、好氧滑动菌。具有素降解能力的细菌有 Culmolnoas、Cellulomonas、Clostridium、Sporocyto具有分解纤维素能力的细菌基本具有分解半纤维素的能力，有 Pseudomoobacillus、Streptomyces。目前具有分解木质素能力的细菌研究很少，主obacterium、Polyanngium。具有分解纤维素能力的放线菌较少，主要原因是放线菌产酶量较低而且生慢，但研究发现放线菌分泌的胞外酶具有较强的耐盐碱能力，如 Ncaothermus、Streptomyces。

通过以硫酸铵和尿素不同配比为氮源条件，继代培养复合菌系 GF-20 获得最佳氮源复合菌系；通过正交试验优化其培养条件，以提高其纤维素酶活性和玉米秸秆降解能力；通过室内盆栽试验与大田试验相结合，初步探究施用秸秆降解菌对玉米植株生长特性及土壤养分的影响，为促进秸秆生物降解技术应用提供技术支撑。图 2 技术路线图Fig.2 The technology roadmap

在驯化得到的 7 个处理当中，以处理 T2、T3 滤纸崩溃效果最显著培养，4d天内软化滤纸，5 天内使滤纸断裂，15 天内全部降解。表 5 不同氮源处理复合菌系驯化后滤纸崩解程度Table.5 The degree of disintegration of filter paper after acclimation of different nitrogen sources处理 2d 3d 4d 5d 6d 7dT1 + + ++ +++ +++ ++++T2 + ++ +++ ++++ ++++ +++++T3 + ++ +++ ++++ ++++ +++++T4 + + ++ +++ ++++ ++++T5 + ++ ++ +++ ++++T6 + ++ ++ +++ +++T7 + ++ ++ +++ +++注：“＋”为滤纸出现黄化现象，“＋＋”为滤纸边缘开始膨胀，“＋＋＋”为滤纸膨胀并下弯至不定形，“＋＋＋＋”为滤纸开始断裂，“＋＋＋＋＋”为滤纸成糊状

【参考文献】

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本文编号：2787362