高效降解作物秸秆复合菌群的构建及效果研究

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作物秸秆是自然界中的一种可再生资源,目前,秸秆很大一部分是被废弃随意堆放在农田,少部分的被农民焚烧。我国秸秆的年产总量达9亿吨,传统处理方式对土壤造成影响,随之即来的还有环境和农业资源浪费问题。纤维素、半纤维素以及木质素是构成作物秸秆的主要成分,微生物对作物秸秆中的组成成分进行生物降解,以此来加快作物秸秆的有效降解。所以,如何构建作物秸秆的高效降解菌群,对于提高农业资源的利用率具有重要意义。本试验针对天津地区盐碱性土壤上的农作物秸秆还田问题,特别是玉米秸秆还田,主要研究了降解菌株的分离、筛选,高效降解复合菌群的构建,优化高效降解复合菌群的培养条件,高效降解复合菌群对三大主要作物玉米、水稻及小麦秸秆降解的实际效果等。主要研究结果如下:1、通过对几种土壤初筛及复筛,最终得到12株可以降解秸秆的菌株。通过观察,比较菌株周围出现的透明水解圈大小,通过比较水解圈直径与菌落直径的比值为K-7菌株的D/d值较大,为4.333,得到了一株降解能力较强的,经形态学鉴定K-7为黑曲霉(Aspergillus niger)。2、经过筛选得到产酶活力较高的菌株以及组合购买的菌株两两组合分别进行培养,测定各复合菌群的羧甲基纤维素酶(CMCase)酶活力、滤纸酶(FPA)酶活力、木聚糖(Xylanase)酶活力和漆酶(Laccase)活力,选择出可以高效降解纤维素的复合菌群DF。复合菌群的作物秸秆降解酶活性和单菌株相比,DF的羧甲基纤维素酶(CMCase)活力为38.40U/m L;淀粉酶活力(FPA)为38.40U/m L;木聚糖酶活力(Xylanase)36.14U/m L;DF的漆酶活力(Laccase)也是最大的,为34.24U/m L。3、通过对影响复合菌群产酶活性的条件进行优化,如培养温度和培养基p H值等对玉米、小麦及水稻秸秆降解复合菌群的影响。通过试验得到本研究构建的复合菌群的条件:酶活力最高出现在培养的第4d、最适宜的培养温度是为15℃、最适宜的培养基p H值是9.0。4、将构建的复合菌群加入到土壤和秸秆中,盆栽种植小麦,通过小麦长势、叶绿素含量及秸秆降解率等指标,得到玉米秸秆复合菌群DF的全钾含量为2.25%,比CK提高了15.98%,比单株菌K-7提高了2.03%;碱解氮含量为0.098g/kg,比CK提高了24.05%,比单株菌K-7提高了2.74%;速效磷含量为145.3mg/kg,比CK提高了6.60%,比单株菌K-7提高了9.26%;速效钾含量为431.01mg/kg,比CK提高了29.86%,比单株菌K-7提高了14.66%;有机质含量比单株菌K-7提高了8.81%。与空白对照相比,秸秆降解菌剂处理的p H和电导率没有下降,也不存在显著差异。结果表示试验所构建的高效降解复合菌群对玉米秸秆的降解效果良好。最终总降解率分别比菌株K-7、复合菌群DE、市售菌剂和CK高11.5%、1.2%、7.85%、56.05%。
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