论文摘要
纤维素是地球上资源最丰富、来源最广泛的有机物质。由于缺乏相关技术等诸多因素,纤维素这一类宝贵资源不仅未能得到充分利用,而且还有相当大的一部分被废弃,成为环境污染物之一,这样既造成了资源浪费又对生态环境造成了严重的破坏。将秸秆作为沼气发酵的原料,不但可以变废为宝还可以在一定程度上解决农村能源不足的问题。然而秸秆在沼气发酵过程中表现出的发酵启动慢、原料利用不充分等问题由来已久,利用微生物对秸秆进行预处理来解决上述问题是最根本的途径,筛选出高效纤维素降解菌株,并构建适用于秸秆沼气发酵预处理阶段的复合菌剂具有重要意义。本研究从牛粪与稻草堆腐物、腐熟的猪粪、菌渣、土壤及枯枝落叶、垃圾堆腐物等6种不同材料分离出纤维素降解菌194株,其中有细菌79株,放线菌53株,真菌62株。通过纤维素刚果红培养基测定其生长速度与水解圈大小,以及测定滤纸崩解率,并剔除有拮抗作用的菌株后,复筛出高效纤维素降解菌15株。将筛选出的15株高效纤维素降解菌进行正交试验,结果有5个组合表现出较高的酶活性,CMC酶活力大小依次为：组合16>组合10>组合13>组合2>组合11。其中,通过对组合16的一系列环境适应性进行研究,结果表明：最适碳源为蔗糖+纤维素粉,最适氮源为麸皮+（NH4）2SO4,KH2PO4的最佳含量是0.45%,MgSO4·7H2O的最佳含量是0.03%,最适pH为6.5,最适培养温度为40℃,培养第4天CMC的酶活力最高。在实验室内以稻秸为原料进行好氧堆沤预处理,试验共设置4个处理分别为：接种自制复合菌剂R（处理1）、酵素菌速腐剂（处理2）、秸秆速腐剂（处理3）、不接种菌剂（CK）。通过对堆沤过程中还原糖产生量、碳氮的含量变化以及纤维素、半纤维素、木质素的降解率进行测定,试验结果表明,添加复合菌剂能加快秸秆降解、提高堆沤质量,处理组和CK组在还原糖产生量、碳氮的含量变化以及纤维素、半纤维素、木质素的降解率等3个指标方面差异显著。而对处理1和处理2、处理3预处理效果综合比较的结果表明,复合菌剂R对纤维素类物质的降解能力最强,处理1与处理2、处理3都存在显著差异。将经过4种不同预处理的物料用于厌氧沼气发酵,通过对发酵过程中产气量、pH变化情况以及纤维素、半纤维素、木质素的降解率进行测定,比较各处理秸秆厌氧发酵的效果。试验结果表明,经过复合菌剂预处理能有效提高发酵质量,处理组与CK组在沼气产量、纤维素类物质降解方面差异显著。而处理1与处理2、处理3在产气量、pH变化情况以及纤维素、半纤维素、木质素的降解率等3个指标方面差异显著。由此可以看出,复合菌剂R不但能在堆沤预处理阶段加快秸秆降解速率、提高堆沤质量,而且其作用能继续影响发酵产气阶段,对加速发酵进程、提高原料利用率具有重要作用,是一种高效的微生物复合菌剂。