秸秆还田不同腐解阶段细菌遗传多样性及其促腐效果研究

发布时间：2020-06-24 13:54

【摘要】：我国是农业大国,农作物复种指数高、茬口紧,秸秆产量高、难腐解成为制约秸秆还田的关键因素。应用秸秆腐熟剂可促进秸秆腐解,但自然界参与纤维素降解过程的微生物类群多,种类丰富,除了纤维素降解微生物外,还有许多其他微生物,尤其是土壤的细菌,参与了自然界的秸秆腐解过程。本研究以小麦秸秆为实验材料,大田条件下设计了4个处理,即旱地加腐熟剂还田(T1)；旱地直接还田(T2)；水田加腐熟剂还田(T3)；水田直接还田(T4)。采用拉力法和化学组分测定法分析了秸秆腐解第10d、第30d和第60d时小麦秸秆的腐解特征；并从样品中分离纯化细菌,采用BOXAIR-PCR、16S rDNA PCR-RFLP和16S rDNA序列分析等分子生物学方法,研究了秸秆腐解过程中的细菌种类多样性；继而筛选优势细菌制成复合菌液,盆栽试验探讨了复合菌剂的促腐效果。论文取得了以下主要结果：(1)秸秆还田腐解效果明显,各处理腐解效果存在差异。拉力法和化学组分分析法研究结果表明,早地施用腐熟剂后,秸秆的抗拉强度由初始(第Od)的65.70N降至第60d时的2.02N;纤维素、半纤维素和木质素含量分别由初始值45.63%、24.53%和25.37%下降至25.58%、13.36%和19.77%,秸秆腐解效果均优于对照组。水田环境中,施用腐熟剂后,各处理秸秆的抗拉强度由初始(第Od)值65.70N降至2.93N：纤维素、半纤维素和木质素含量由初始值45.63%、24.53%和25.37%下降至27.06%,13.81%和20.60%,秸秆的腐解效果同样优于对照组。同一处理不同环境的秸秆,旱地处理的秸秆腐解效果明显好于水田处理的秸秆。(2)从秸秆腐解不同阶段共分离纯化细菌110株,提取供试菌株DNA,采用BOXAIR-PCR、16S rDNA PCR-RFLP、代表菌株16S rDNA序列分析等技术研究了其遗传多样性,结果表明,参与秸秆腐解过程的细菌类群丰富,供试细菌分属15个属、30余个种,主要有芽孢杆菌属(Bacillus)、苍白杆菌属(Ochrobactrum)、假单胞杆菌属(Pseudomonas)和肠杆菌属(Enterobacter)等,其中芽孢杆菌属(Bacillus)和苍白杆菌属(Ochrobactrum)在四个处理中均存在,假单胞杆菌属(Pse udomonas)存在于除T1外的其他处理中,肠杆菌属(Enterobacter)出现在除T2的其他处理中。各处理细菌种群数量变化顺序为T2T1T3T4, T2处理细菌种群数最高,T4处理最低。各处理间细菌遗传差异性大,同一处理不同阶段的细菌存在遗传差异性,其中芽孢杆菌属(Bacillus)数量最多,种类丰富,为优势菌株。肠杆菌属(Enterobater)只在第10d的样品中出现、克雷伯氏杆菌属(Klebsiella)和微小杆菌属(Exiguobacterium)只在腐解60d样品中出现。在数量上,随着腐解时间延长,参与的细菌种类逐渐减少。(3)复合菌剂能有效提高秸秆腐解速率。从其抗拉强度、纤维素、半纤维素和木质素含量来看,模拟旱地环境下,腐熟剂+复合菌剂处理促腐效果最好,表现为拉力值由83.69N下降至21.58N,下降幅度显著高于对照、只施用腐熟剂和只施用复合菌剂处理,纤维素、半纤维素、木质素分别从44.48%下降至13.96%、26.92%下降至14.81%、26.89%下降至19.98%,下降幅度均显著高于其他处理；模拟水田环境中,仍以施用腐熟剂+复合菌剂处理的促腐效果最好,拉力值由83.69N降至33.16N,下降幅度显著高于对照、单施用腐熟剂、单施复合菌剂等处理：T4处理中,秸秆的纤维素、半纤维素、木质素含量分别从44.48%、26.92%和26.89%下降至20.20%、15.16%和20.44%,下降幅度显著高于其他处理。
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S141.4;X712
【图文】：

巧昏邋１－１邋Ｃｈｅｍｉｃａｌ邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋（ａ）客ａｌａｃｔｏｇｌｕｃｏｍａｎｎａｎ邋（ＧＧＭ）邋ａｎｄ邋（ｂ）邋ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ［纤维素的降解机理很多，但对纤维素酶如何作用天然纤维素使其转化为细致过程仍不清楚。目前降解纤维素的机理主要有Ｃｉ－Ｃｘ假说（图１－２）、协原初反应假说和短纤维形成理论等，这些理论假设中的酶和产物均相同，只

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本文编号：2727945