Tween-80对微生物降解风化煤的影响及降解产物应用研究

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在农业实践中为提高作物产量向农田中施加了大量的工业化肥,化肥的过量使用对土壤造成了严重破坏,导致土地板结、土壤肥力下降,进而影响作物产量。研究表明风化煤内部的腐殖酸有提高土壤肥力和增加作物产量的效果。过去多采用物理化学方法将风化煤内部的腐殖酸直接提取利用,但这种提取方法步骤繁琐、提取率低,易污染环境。而生物降解法具有绿色、环保、易于操作的特点。此外,表面活性剂对微生物降解产生的影响尚不清楚。因此,本研究将表面活性剂Tween-80与黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)、云栓孔芝菌(Coriolus versicolor)进行不同组合,在液体培养下对风化煤进行降解,确定最佳降解组合;进而将最佳降解组合的菌液按照不同添加量加入风化煤进行降解,明确风化煤与菌液添加量的最优配比,获得风化煤降解产物;最后将降解产物应用于上海青的盆栽培养,观察降解产物对上海青生长和土壤腐殖化程度的影响。以期简化腐殖酸提取步骤,减少环境污染,为利用风化煤进行农业应用提供理论依据。主要结论如下:(1)在液体培养条件下,黄孢原毛平革菌(J1)、云栓孔芝菌(J2)以及两菌混合处理(JJ)均对风化煤产生了显著的降解作用,菌液中腐殖酸含量显著提高。添加Tween-80(B)的处理(J1B,J2B,JJB)相比未添加Tween-80的处理(J1,J2,JJ)腐殖酸含量分别提高了65.73%、17.56%、30.17%,且显著降低了腐殖酸相对分子质量。此外,J1B处理下的黄腐酸和胡敏酸含量显著高于其他处理。因此,JIB组合降解风化煤效果最佳,利用该组合对风化煤进行菌液不同添加量的降解试验。(2)J1B组合菌液降解风化煤试验表明,当风化煤降解第25天,J1B组合菌液添加量为0.8 ml时,腐殖酸产量达到33%,这与菌液添加量在1 ml时所产生的腐殖酸量基本一致。因此,在1 g风化煤中添加0.8 ml菌液为最优配比。(3)降解的风化煤产物对上海青生长的促进作用显著高于未经降解的风化煤处理。当降解的风化煤产物和未降解的风化煤添加量相同时,添加降解产物处理的上海青在发芽率、生物量、根长、根比表面积、根体积、净光合速率、叶绿素含量方面表现更佳。当降解产物添加量在3%时,上海青发芽率达到97.5%,生物量、根系形态及叶绿素含量均显著高于其他处理,但其胞间CO2浓度显著低于其他处理,当降解产物添加量达到5%时则会抑制上海青的生长。因此,风化煤降解产物添加量为3%时更有利于上海青的生长。(4)未经降解的风化煤及降解后的风化煤产物均可显著提高盆栽土壤中溶解性有机物(DOM)的含量,但对DOM组分种类未产生影响,主要组分仍是UVA与UVC类腐殖质。当两者添加量均在3%-5%时,土壤的腐殖化程度显著升高。与未经降解的风化煤处理相比,经降解的风化煤处理土壤微生物碳含量提高了101.8%。且经降解的风化煤处理上海青对腐殖酸的吸收量高于未经降解的风化煤处理。因此,经降解的风化煤更有利于提高土壤肥力,促进上海青对腐殖酸的吸收。综上所述,Tween-80对微生物降解风化煤具有显著促进作用。黄孢原毛平革菌与Tween-80共同作用于风化煤可以有效提高腐殖酸含量,降低腐殖酸相对分子质量,增加黄腐酸与胡敏酸含量,经降解的风化煤更能够促进上海青生长,提升土壤微生物碳含量及腐殖化程度,对土壤肥力的提高具有积极作用。
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