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我国秸秆年产量巨大,农作物秸秆作为肥料还田是实现农业废弃物资源化利用的重要途径,但由于秸秆富含纤维类物质,纤维素、半纤维素和木质素等高分子聚合物结构复杂、性质稳定,自然条件下腐解速率缓慢,大量未充分腐解的秸秆残留于土壤中会影响下茬作物生长、加剧病虫害发生等。为提高还田秸秆的腐熟效率,本研究基于微生物降解秸秆过程中碳代谢流平衡的机制,从同一菌源中分步筛选木质纤维素高效降解菌及木质纤维素中间代谢产物降解菌,构建复合菌系,对筛得菌株和复合菌系的酶活、底物降解率等进行了测定,结果如下:(1)以玉米秸秆粉作为唯一碳源,筛得两株常温纤维素降解菌WS6-1和WS6-2,经生理生化与分子生物学鉴定,WS6-1为寡养单胞菌属(Stenotrophomonas sp.),WS6-2为无色杆菌属(Achrombacter sp.)。酶活测定结果表明,WS6-1产内切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶的能力较好,分别为325.7U和146.5U。WS6-2的内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和滤纸酶活性较高,分别为351.2、274.9和284.0U。(2)以水稻秸秆粉作为唯一碳源结合降温诱导,获得3株耐低温高效纤维素降解菌PS1-1,PS3-1和SC6-1,经鉴定,分别为不动杆菌属(Acinetobacter sp.)、假单胞菌(Pseudomonas sp.)和假单胞菌(Pseudomonassp.)。其中,PS1-1最适产酶温度为25℃,在该温度下的内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶、β-葡萄糖苷酶和滤纸酶活分别为508.3、410.4、258.1和464.7 U/mL,低温条件下(5℃)这四种酶活仍能保持 44.88%、60.46%、79.51%和 51.70%。PS3-1 和 SC6-1 最适产酶温度为 20℃,内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶、β-葡萄糖苷酶和滤纸酶活分别为404.9和457.6U、467.2和 397.0U、263.5 和 196.4U、500.9 和 399.2U,低温条件下(5℃)仍保持 48.2%～63.8%和45.0～72.9%的酶活力。(3)以秸秆腐解过程中主要中间产物之一(乙醇)为唯一碳源,筛得2株具有乙醇降解能力的菌株,其中菌株YC2对乙醇降解能力较好,经鉴定为戊糖片球菌(Pediococcus sp.)。拮抗试验结果表明,筛得的六株菌与五株秸秆腐解过程中的其他关键功能型菌株(包括木质素降解菌、嗜热型菌株、生防菌等)均无拮抗,成功构建复合菌系JX-1。(4)采用正交试验优化冻干保护剂组分配方,得出最优组分配方为7%海藻糖+2%吐温-80,成功制备复合菌剂JX-1干粉,活菌率为84.81%,平板有效活菌计数达1 × 109cfu/g以上,符合农用微生物菌剂标准(GB20287-2006)中对有机物料腐熟菌剂产品的技术指标要求。为缩短菌剂应用时的停滞期,向干粉菌剂中添加了尿素(按其纯氮量占干粉菌剂重30%加入),初步制得高效秸秆腐解菌剂。试制菌剂对玉米秸秆的降解速率较三种商用秸秆腐解菌剂分别提高了 35.0%、66.3%和76.8%。