玉米秸秆低温高效降解复合菌系发酵条件优化及其制剂的初步研究

摘要

秸秆还田是提高作物秸秆利用效率、提高土壤肥力、改善土壤微环境的有效方法，但由于北方地区秋收后玉米秸秆原位还田因低温而腐熟太慢，对耕整地、播种质量等产生不利影响而不能普及应用，大量秸秆运出农田或焚烧，造成了秸秆资源的浪费和环境污染。因此本研究选用课题组从自然界锯末中分离出的高效降解玉米秸秆复合菌系GF-S3、GF-S72，优化其发酵条件并制成生物菌剂，应用于大田。为解决北方低温条件下玉米秸秆田间降解难的问题提供理论基础和技术支撑。主要研究结果如下：
　　1．对GF-S3、GF-S72复合菌系测定生长曲线、pH值、纤维素酶活性、秸秆降解率、木质纤维素组成，GF-S3、GF-S72复合菌系15d的玉米秸秆降解率分别为23.50％、25.50%。纤维素、半纤维素、木质素残余量分别从培养前的2.60g、1.38g、0.42g；2.56g、1.37g、0.42g降解到1.27g、1.17g；0.70g、0.65g；0.24g、0.23g。
　　2．通过测定纤维素酶活性及玉米秸秆降解率并且进行正交试验，研究了玉米秸秆低温高效降解复合菌系的发酵条件，复合菌系GF-S72的最佳摇瓶培养条件为：接种量2%、初始pH=8、培养温度10℃、培养时间6d、装液量18mL、以尿素为氮源、氮源浓度为0.1%、混合氮源比2:1、碳氮比20:1。
　　3．研究玉米秸秆低温高效降解复合菌系的制剂配方。结果发现最佳载体为硅藻土，菌液：载体=3:1、菌剂与秸秆配比为0.05 g/2 g，GF-S72复合菌剂pH值为8.2，含水量为1.42%，纤维素酶活性为0.879 U·mL-1，OD为0.302，保藏湿度10%，保藏温度15℃，此条件下保藏期目前可达3个月。
　　4．结合玉米秸秆的降解率及多种土壤酶活性指标，来验证玉米秸秆降解复合菌剂性能。GF-S72对玉米秸秆的降解率：在室内土培条件下为15℃＞10℃；在室外土培条件下为GF-S72＞LK＞CK；在大田试验条件下为LK＞GF-S72＞CK。GF-S72处理后的土壤酶活性：在室内土培条件下，14d时10℃、15℃的纤维素酶活性分别为1.14 mg/g、1.42mg/g；28d时10℃磷酸酶、脲酶分别为51.73 mg/g、3.42mg/g；15℃磷酸酶、脲酶分别为58.23 mg/g、4.10mg/g。在室外土培条件下，14d时GF-S72、LK的纤维素酶活性分别为1.30 mg/g、1.20mg/g；28d时GF-S72的磷酸酶、脲酶分别为47.29 mg/g、3.40mg/g，LK的磷酸酶、脲酶分别为45.05 mg/g、3.22mg/g。在大田试验条件下，14d时GF-S72、LK的纤维素酶活性分别为1.28 mg/g、1.42mg/g；28d时GF-S72的磷酸酶、脲酶分别为51.90 mg/g、3.49mg/g，LK的磷酸酶、脲酶最高分别为57.30 mg/g、3.59mg/g。

目录

声明

缩 略 语 表

1 引言

1.1 秸秆利用现状

1.2 秸秆还田的研究进展

1.3 秸秆降解原理

1.4 复合菌系发酵条件优化

1.5 秸秆降解菌剂研究进展

1.6 秸秆降解菌剂对秸秆还田影响

1.7 研究的目的及意义

1.8 研究技术路线图

2 两组复合菌系筛选

2.1 材料与方法

2.2 数据处理及相关参数计算

2.3 结果与分析

2.4 小结

3 复合菌系GF-S72发酵条件优化

3.1 材料与方法

3.2 数据处理及相关参数计算

3.3 结果与分析

3.4 小结

4 低温高效降解玉米秸秆腐解菌剂的研制

4.1 材料与方法

4.2 数据处理及相关参数计算

4.3 结果与分析

4.4 小结

5 低温高效降解玉米秸秆复合型菌剂降解效果研究

5.1 材料与方法

5.2 数据处理及相关参数计算

5.3 结果与分析

5.4 小结

6 讨论与结论

6.1 关于筛选复合菌系指标

6.2 关于复合菌系发酵条件优化

6.3 关于复合菌剂保存指标

6.4 关于复合菌剂应用效果

6.5 研究展望

致谢

参考文献

作 者 简 介