我国每年产生约8亿吨农作物秸秆,其中以水稻、小麦和玉米秸秆为主,长期以来大量秸秆被弃置或焚烧造成资源浪费和环境污染,特别是对农田土壤生态环境造成严重破坏。秸秆组分中的木质纤维素具有复杂的结构,在自然条件下腐解缓慢,即使在堆肥条件下往往也需要较长的发酵周期,导致秸秆资源肥料化利用水平不高。因此,研发高效秸秆降解堆肥菌剂特别是秸秆高温降解菌剂是研究的热点。本文从秸秆堆肥样品中分离筛选常温菌株和高温菌株,构建了不同菌株复配菌系,研究了不同菌株复配对秸秆液体发酵降解的影响;同时运用因子设计方法模拟秸秆堆肥,研究稻秆液体发酵过程的环境因子、时间和生物因素(秸秆降解菌株)对稻秆降解的影响,所获主要研究结果如下:以玉米秸秆、水稻秸秆和芦蒿(Artemisia selengensis)秸秆三种秸秆粉混合物为唯一碳源,从秸秆堆肥样品中富集秸秆降解菌株,并通过在常温(30℃)和高温(50℃)两种不同培养温度的秸秆粉培养基上进一步筛选获得10株秸秆降解菌株。经形态学、生理生化以及分子生物学鉴定,常温细菌菌株X301为黏质沙雷氏菌(Serratia marcescens)、X302 为葡萄球菌(Staphylococcus aureus)和 X303 为枯草芽抱杆菌(Bacillus subtilis);高温细菌菌株X501和X502皆为枯草芽抱杆菌(Bacillus subtilis)、Xy 为甲基营养型芽抱杆菌(Bacillus methylotrophicus);常温真菌菌株Z3-1为绿色木霉(Trichoderma viride)、Z3-2为烟曲霉(Aspergillus fumigatus)和Z3为草酸青霉(Penicillium oxalicum);高温真菌2501为烟曲霉(Aspergillus fumigatus)。液体发酵降解试验中,单株秸秆降解真菌的作用大于细菌,同时秸秆木质纤维素组分中半纤维素的损失较大。菌株复配降解试验结果表明,不同类型菌株复配能够促进稻秆的降解,并提高了木质纤维素组分的降解效率,特别是对纤维素和半纤维素的降解。本试验中所获得的木质纤维素组分降解效果最佳组合是常温真菌Z3-1、Z3-2、Z3与高温真菌2501的组合,其复配处理在30℃下7 d液体发酵中可以使木质纤维素分解率达32%以上,比CK提高了 200%,比单株细菌处理高146.2%,比常温细菌与高温细菌组合高77.8%,比单株真菌处理高42.2%,比细菌与真菌组合高14.3%。根据四因素二水平因子设计试验结果,构建了秸秆降解率与影响因子关系的模型方程:Y=0.46+(0.08/2)X1+(0.11/2)X4+(0.03/2)X1X3[Y稻秆绝对降解率;Xi:单个影响因子赋值,(i=1,2,3,4,即X1温度、X2pH、X3菌株和X4时间)];根据模型方程判断分析可知温度和时间对稻秆的降解具有重要影响,同时秸秆降解菌株和温度的交互作用对稻秆的降解也有重要促进效果;另外模型方程从理论上较客观说明了高温菌株在堆肥秸秆降解过程中的生物作用。高温复合菌株在温度50℃下液体发酵7 d,对水稻秸秆的绝对降解率为46.5%,发酵 15 d对水稻秸秆的绝对降解率为57.25%;经过液体发酵后,水稻秸秆表面的完整结构均已被破坏,无致密规则的组织排列,秸秆受损程度较高。