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(P0.05)；纤维素酶活实验同样表明,37℃培养3 d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(P0.05);在14℃培养3 d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(P0.05);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10 d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,10 d后对秸秆的降解作用才显露出来,而复合菌剂在第10 d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。 【关键词】：低温纤维素降解菌 微生物复合菌剂 秸秆还田 纤维素酶活
【学位授予单位】：南京农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：S141.4
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 文献综述10-22
• 1.1 秸秆资源分布及利用10-12
• 1.1.1 我国秸秆资源分布概况10
• 1.1.2 秸秆的利用方式10-12
• 1.2 秸秆还田技术及腐解度研究12-16
• 1.2.1 秸秆还田方式12-13
• 1.2.2 秸秆还田的效应13-15
• 1.2.3 还田秸秆的腐解特征15-16
• 1.3 微生物腐熟菌剂对秸秆还田的影响及研究16-19
• 1.3.1 纤维素及其降解过程16-18
• 1.3.2 降解纤维素的微生物种类18-19
• 1.4 秸秆还田的发展趋势及展望19-20
• 1.5 本论文研究的目的及内容20-21
• 1.6 本研究的技术路线21-22
• 第二章 低温纤维素降解菌的筛选鉴定及复合菌剂秸秆降解能力测定22-34
• 2.1 样品来源与培养基22
• 2.2 试验方法22-24
• 2.2.1 纤维素降解菌的分离和筛选22-23
• 2.2.2 分离菌株的鉴定23
• 2.2.3 滤纸条崩解试验23
• 2.2.4 纤维素酶(CMCase)活测定23-24
• 2.2.5 菌株降解水稻秸秆的试验24
• 2.2.6 盆钵小试试验24
• 2.3 结果与分析24-31
• 2.3.1 低温纤维素降解菌的分离与筛选24-25
• 2.3.2 分离菌株的鉴定25-26
• 2.3.3 滤纸条崩解实验26-27
• 2.3.4 纤维素酶(CMCase)活性27-31
• 2.3.5 菌株降解水稻秸秆的效果31
• 2.3.6 盆钵小试试验的效果31
• 2.4 讨论31-34
• 第三章 复合菌剂的秸秆还田试验34-40
• 3.1 材料与方法34-35
• 3.1.1 堆肥场地与材料34
• 3.1.2 菌剂34
• 3.1.3 还田方法34-35
• 3.1.4 采样及测定35
• 3.2 结果与讨论35-37
• 3.2.1 对秸秆颜色的影响35-36
• 3.2.2 对秸秆剪切拉力的影响36-37
• 3.2.3 对种子发芽率(GI)的影响37
• 3.3 本章小结37-40
• 第四章 研究结论与展望40-42
• 4.1 结论40
• 4.2 展望40-42
• 参考文献42-46
• 致谢46

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