低温纤维素降解菌的筛选及复合菌剂在秸秆还田中的应用

摘要

中国是传统的农业大国，农作物秸秆资源非常丰富，却没有得到充分的利用，每年都有大量的秸秆被弃置浪费，甚至造成严重的大气污染。稻-麦轮作的耕作系统是我国主要耕作系统之一，主要分布于长江流域。水稻收割之后，由于秋冬季温度低，且轮作间隔时间短，要求还田的水稻秸秆迅速降解，否则不利于小麦幼苗扎根，会导致产量降低。研究秸秆的高效还田能够有效的解决这些问题，还能增加土壤肥力，优化土壤结构，有利于增产增收。
　　本研究通过羧甲基纤维素钠刚果红培养基筛选2株高效低温纤维素降解菌(L1、L2)。根据生理生化实验结果和16S rDNA测序结果，初步鉴定为链霉菌。将其与实验室保存的高温纤维素降解菌(F1、F2)进行正交组合实验，获得高温菌剂F、低温菌剂L和复合菌剂FL，利用菌剂做滤纸崩解效果和纤维素酶活实验，结果表明:复合菌剂FL对滤纸条的降解效果显著，而且降解速率显著高于高温菌剂F和低温菌剂L(P＜0.05);纤维素酶活实验同样表明，37℃培养3d后，复合菌剂FL的纤维素酶活最大，达到112.19 U/mL，显著高于高温菌剂F的最大酶活99.24 U/mL和低温菌剂L的最大酶活74.56 U/mL(P＜0.05);在14℃培养3d后，复合菌剂FL的纤维素酶活最大，达到75.94 U/mL，显著高于高温菌剂F的最大酶活63.50 U/mL和低温菌剂L的最大酶活56.59 U/mL(P＜0.05);因此，在低温和常温条件下，复合菌剂FL的纤维素降解能力显著高于高温菌剂F和低温菌剂L。在固体发酵试验中，在14℃条件下，分别接入了3种菌剂的水稻秸秆经过10d的发酵，降解度都超过20％，接入了复合菌剂FL的秸秆降解度更是达到了34.17％，所以复合菌剂FL能有效的降解水稻秸秆。
　　通过对3组菌剂固体发酵，得到相应的固体秸秆腐熟剂，进行实验室盆钵秸秆腐熟试验和试验田秸秆还田试验，对不同腐熟剂的应用效果进行评定。在盆钵实验中，与不接菌剂的空白对照相比，3组菌剂都能迅速腐解水稻秸秆，其中复合菌剂FL对水稻秸秆的降解启动最早，但最终相互之间的结果差异并不显著，都是在25 d左右腐解完全。在大田的秸秆还田试验中，设置3个处理:不接菌的对照组、接高温菌剂F的处理组F、接高低温复合菌剂FL的处理组FL对堆肥过程中的秸秆颜色、秸秆剪切拉力和种子发芽率(GI)三个指标进行了跟踪测定。结果显示，在室外平均温度14℃左右的情况下，不接菌的对照组的秸秆自然降解的速率很慢，20 d的时候才初步开始降解，而受低温条件影响，高温菌剂的秸秆降解能力受到抑制，10d后对秸秆的降解作用才显露出来，而复合菌剂在第10d时已经有明显的降解效果。因此，在秋冬季环境温度较低的情况下，在高温菌剂中添加低温菌能够显著提高秸秆的降解速率，低温菌对高温菌降解秸秆有很好的辅助作用。根据土壤浸出液的小麦种子发芽率实验判断，复合菌剂FL在降解秸秆的过程中，不会产生对小麦种子有害的物质，反而会产生有利于小麦种子发芽的物质，促进小麦种子萌发。这为开发出应用于秋冬季水稻秸秆的高效微生物菌剂提供了依据，具有广阔的应用前景。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 秸秆资源分布及利用

1．1．1 我国秸秆资源分布概况

1．2．2 秸秆的利甩方式

1．2 秸秆还田技术及腐解度研究

1．2．1 秸秆还田方式

1．2．2 秸秆还田的效应

1．2．3 还田秸秆的腐解特征

1．3 微生物腐熟菌剂对秸秆还田的影响及研究

1．3．1 纤维素及其降解过程

1．3．2 降解纤维素的微生物种类

1．4 秸秆还田的发展趋势及展望

1．5 本论文研究的目的及内容

1．6 本研究的技术路线

第二章 低温纤维素降解菌的筛选鉴定及复合茵剂秸秆降解能力测定

2．1 样品来源与培养基

2．2 试验方法

2．2．1 纤维素降解菌的分离和筛选

2．2．2 分离菌株的鉴定

2．2．3 滤纸条崩解试验

2．2．4 纤维素酶(CMCase)活测定

2．2．5 菌株降解水稻秸秆的试验

2．2．6 盆钵小试试验

2．3 结果与分析

2．3．1 低温纤维素降解菌的分离与筛选

2．3．2 分离菌株的鉴定

2．3．3 滤纸条崩解实验

2．3．4 纤维素酶(CMCase)活性

2．3．5 菌株降解水稻秸秆的效果

2．3．6 盆钵小试试验的效果

2．4 讨论

第三章 复合菌剂的秸秆还田试验

3．1 材料与方法

3．1．1 堆肥场地与材料

3．1．2 菌剂

3．1．3 还田方法

3．1．4 采样及测定

3．2 结果与讨论

3．2．1 对秸秆颜色的影响

3．2．2 对秸秆剪切拉力的影晌

3．2．3 对种子发芽率(GI)的影响

3．3 本章小结

第四章 研究结论与展望

4．1 结论

4．2 展望

参考文献

致谢