【摘 要】
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可降解地膜既能发挥传统地膜的优点(保温、保湿、保墒),又可以规避传统地膜的缺点(降解难、回收难),在农业领域应用广泛。利用生物发酵法制备生物可降解地膜是研究可降解地膜的一种未来趋势。水稻秸秆和虾壳是农业固体废弃物,利用率低;水稻秸秆富含纤维素多糖,虾壳富含蛋白质,两者可以为微生物的生长提供丰富的营养。本文以细菌和真菌共发酵虾壳和水稻秸秆制备的多糖作为制备生物可降解地膜的原材料,并加入改性剂制备生物
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可降解地膜既能发挥传统地膜的优点(保温、保湿、保墒),又可以规避传统地膜的缺点(降解难、回收难),在农业领域应用广泛。利用生物发酵法制备生物可降解地膜是研究可降解地膜的一种未来趋势。水稻秸秆和虾壳是农业固体废弃物,利用率低;水稻秸秆富含纤维素多糖,虾壳富含蛋白质,两者可以为微生物的生长提供丰富的营养。本文以细菌和真菌共发酵虾壳和水稻秸秆制备的多糖作为制备生物可降解地膜的原材料,并加入改性剂制备生物可降解地膜,为生物可降解地膜的制备提供理论依据。主要研究结果如下:(1)从盐城市滩涂地(120.84°E,33.19°N)采集样品,利用胶体几丁质平板透明圈法筛选降解虾壳的菌株。在光学显微镜下观测到目标菌株呈圆形,边缘光滑整齐,革兰氏染色结果显示其为革兰氏阴性菌;该菌的最适盐度为3%,最高耐盐度为8%;16S鉴定该菌为发光杆菌属,将其命名为Photobacterium sp.LYM-1(目前保藏在广东省菌种保藏中心,保藏号GDMCC1.3009);其产生的几丁质酶的最适pH为6.0,最适温度为30℃,与实验室保藏的出芽短梗霉(高产纤维素酶降解秸秆)没有拮抗作用,可用于混菌共发酵。(2)以筛选出来的Photobacterium sp.LYM-1(产几丁质酶降解几丁质)和出芽短梗霉(产纤维素酶降解纤维素)共发酵秸秆和虾壳制备多糖。结果表明,混菌发酵过程中纤维素酶酶活最高为115.89 U/mL,几丁质酶酶活最高为17.89U/mL。混菌发酵制备的多糖含有糖醛酸12.97%、黄酮8.01%、多酚2.20%、蛋白质1.31%和灰分3.21%;且其主要由甘露糖、葡萄糖、氨基葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖和核糖6种单糖组成;红外光谱显示,其具有多糖的特征吸收峰。混菌发酵的最佳工艺为:发酵时间6 d、发酵温度31℃、接种量10%、菌种比例2:1(出芽短梗霉:发光杆菌)。(3)通过测量生物可降解地膜(PFCGl)的抗拉强度、断裂伸长率、吸水性和水溶率等指标,确定其配方:发酵多糖4%、聚乙烯醇4%、甘油0.15%和柠檬酸0.5%。PFCGl的保温保湿性能测试结果表明其在10℃条件下,可以满足植物生长的基本需求;土壤掩埋测试实验表明PFCGl在埋入土壤中30 d后,重量损失了10.54%,通过红外光谱扫描结果可知,膜中的多糖组分被降解。
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