高效纤维素降解菌株的筛选及其复合系菌剂在秸秆堆肥中的应用

论文摘要

本研究从土壤、秸秆与牛粪堆腐物及垃圾堆腐物中分离得到293株纤维素降解菌,其中细菌79株,放线菌121株,真菌93株。通过纤维素刚果红培养基和测定生长速度复筛出高效纤维素降解菌10株,其中细菌4株（b60、b62、b66、b68）,放线菌4株（s96、s98、s99、s106）,真菌2株（f29、f53）。鉴定结果表明:b60为纤维单孢菌属（Cellulomonas）,b62为假单孢菌属（Pseudomonas）,b66、b68为芽孢杆菌属（Bacillus）;s96、s98、s99为链霉菌属（Sterptomyces）,s106为小单胞菌属（Micromonospora）;f29为曲霉属（Aspergillus）,f53为木霉属（Trichoderma）。筛选出来的10株纤维素降解菌与本实验室保存的黑曲霉（HQM）,强壮纤维单胞菌（DBJ）,2株固氮菌（AB9,AB15）,EM菌剂的正交试验结果表明,3个组合总体表现出协同降解纤维素作用,对滤纸降解效果为组合12＞组合8＞组合5。其中,通过对组合12的一系列环境适应性研究表明,该组合的碳源为微晶纤维素+CMC-Na时CMC酶活最高,最适氮源为蛋白胨+酵母膏,最适pH6.5,最适培养温度为30℃,培养第6天CMC酶活最高。对菌株复合系12所产的胞外纤维素酶进行了酶学性质研究,结果表明在60℃,pH6.0条件下,该复合系纤维素酶对CMC-Na的米氏常数km为0.32g/L,酶的最大反应速度Vmax为0.15mg╱g/（min·ml）。经过SDS-PAGE电泳结果表明,菌株复合系12所产胞外纤维素酶的分子量为98.5kD和61.3kD。以秸秆为堆肥原料进行了好氧堆肥试验,实验共设置了3个处理分别为:不接种菌剂（CK1）、外购商品菌剂（CK2）、接种自制复合微生物菌剂（处理T）。对堆肥过程中的温度、含水率、pH值、C/N比、粗灰分、纤维素含量、耗氧速率、种子发芽率等11个指标进行了跟踪测定,结果表明:接入复合菌剂的CK2和处理T,平均C/N比为19.27,比CK1低17.10;平均纤维素含量为21.25%,比CK1低6.35%;平均耗氧速率为0.035 mg O2/（g·h·VS）,而CK1为0.76 mg O2/（g·h·VS）;平均种子发芽率为101.3%,比CK1高33.7%。通过对C/N比、纤维素含量、耗氧速率和种子发芽率4个堆肥腐熟度指标的方差分析,结果表明,CK1和CK2,CK1和处理T的C/N比都存在显著差异,CK2与处理T之间差异不显著;其他3个指标的CK1、CK2、处理T三者之间的差异都未达到显著水平。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 文献综述
• 1.1 概述
• 1.2 秸秆产生及利用现状分析
• 1.2.1 我国作物秸秆产生的数量及分布
• 1.2.2 秸秆的处理处置方法
• 1.3 秸秆腐熟菌剂的研究进展
• 1.3.1 纤维素和纤维素酶的降解机理
• 1.3.2 降解纤维素的微生物
• 1.3.3 秸秆腐熟菌剂的开发研究
• 1.4 秸秆堆肥化的原理及研究进展
• 1.4.1 堆肥的基本原理
• 1.4.2 堆肥过程
• 1.4.3 堆肥的影响因素
• 1.5 堆肥腐熟度评价指标的研究现状
• 1.5.1 腐熟度的概念
• 1.5.2 腐熟度的评价指标
• 1.5.3 腐熟度的综合评价体系
• 1.6 本论文研究的目的意义
• 2 材料与方法
• 2.1 材料
• 2.1.1 样品
• 2.1.2 培养基
• 2.2 方法
• 2.2.1 好氧纤维素降解菌的分离、筛选与纯化
• 2.2.2 高效秸秆降解菌的筛选
• 2.2.3 菌种鉴定
• 2.2.4 纤维素降解菌复合系的构建
• 2.2.5 纤维素降解菌复合系的产酶条件研究
• 2.2.6 纤维素降解菌复合系的酶学性质测定
• 2.2.7 复合微生物菌剂的制备
• 2.2.8 复合微生物菌剂对秸秆的高温堆肥效果研究
• 2.2.9 堆肥腐熟度综合评价指标体系的建立
• 3 结果与分析
• 3.1 纤维素降解菌的筛选结果
• 3.1.1 纤维素降解菌的初筛结果
• 3.1.2 纤维素降解菌的复筛结果
• 3.2 纤维素降解菌复合系的构建
• 3.2.1 菌株间拮抗关系
• 3.2.2 纤维素降解菌复合系的构建
• 3.3 菌种鉴定
• 3.3.1 细菌鉴定
• 3.3.2 真菌鉴定
• 3.3.3 放线菌鉴定
• 3.4 纤维素降解菌复合系的产酶条件研究
• 3.4.1 培养起始pH对复合系产酶的影响
• 3.4.2 培养温度对复合系产酶的影响
• 3.4.3 培养时间对复合系产酶的影响
• 3.4.4 碳源对复合系产酶的影响
• 3.4.5 氮源对复合系产酶的影响
• 3.4.6 设计正交试验
• 3.5 纤维素降解菌复合系的粗酶液性质测定
• m值得测定'>3.5.1 动力常数K_m值得测定
• 3.5.2 SDS-PADE
• 3.6 复合微生物菌剂对秸秆的高温堆肥试验
• 3.6.1 温度
• 3.6.2 含水率
• 3.6.3 pH值
• 3.6.4 全碳
• 3.6.5 全氮
• 3.6.6 C/N比
• 3.6.7 粗灰分
• 3.6.8 粗纤维含量
• 3.6.9 微生物数量
• 3.6.10 耗氧速率
• 3.6.11 种子发芽率
• 3.6.12 方差分析
• 4 讨论
• 4.1 纤维素降解菌的筛选及高效菌株复合系的构建
• 4.2 高效菌株复合系培养条件的优化
• 4.3 堆肥腐熟度评价及各参数之间的相关性分析
• 5 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文