论文题目: 堆肥中高效降解纤维素—林丹复合菌系的构建及应用
论文类型: 博士论文
论文专业: 生态学
作者: 牛俊玲
导师: 李国学,崔宗均
关键词: 堆肥化,复合菌系,纤维素,林丹,降解
文献来源: 中国农业大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本研究以4种不同原料堆制的高温期堆肥样品为菌种来源,通过两种驯化方法、多代筛选及其不同系之间的优化组合,最后构建出一组能有效降解纤维素和有机氯农药（林丹）的复合微生物菌系（CMS）。在实验室条件下对该复合系的稳定性、菌种组成、适宜培养条件和秸秆分解特性进行了研究,并通过模拟堆肥和野外堆肥分别研究了该复合菌系对木质纤维素和林丹的降解特性。主要研究结果如下: （1） CMS由可平板分离培养的7株细菌和采用分子生物学方法得到的4株细菌组成,在培养过程中复合系的菌种组成在各个时期的比例不同,复合系细菌具有较高的多样性。CMS在0～3d内处于对数生长期,此后生长缓慢,5d后基本保持稳定。通过对若干代复合菌系培养液的pH值、物质分解能力及菌种组成进行测定,证明CMS具有稳定性和高效性等特点。 （2） 该CMS复合系对滤纸、脱脂棉、稻秸粉和锯末等不同纤维素材料均有较强的分解能力,且分解活性随天然纤维素含量增大而增高。复合菌系对纤维素物质进行分解越多,对林丹的降解作用越强。碳源最佳浓度为0.5%和1%（w/v）。有机氮源对分解效果的影响明显优于单纯的无机氮源,氮源浓度以0.25%和0.5%为宜。CMS能在较大的pH范围内保持高的纤维素分解活性,但在中性及偏碱环境中活性最强。最适pH为7～9,该pH也最有利于林丹的降解。CMS复合系适宜培养方式是静止培养,溶氧量范围以0.07加～0.13mg·L-1为宜,最适生长温度均为50℃～60℃。 （3） 对稻秸的分解试验结果表明,在整个发酵过程中,稻秸重量变化与发酵液pH变化一致,发酵前5d内复合系对纤维素的分解活性最高。发酵结束时,纤维素和半纤维素含量分别降低了7.39%和43.76%,而木质素在整个发酵过程中分解很少。 （4） 通过在模拟堆肥和野外堆肥中分别加入CMS复合菌系,探讨接种处理对提高堆肥效率和有机污染物去除效果。复合菌系使可溶性糖和淀粉在堆肥初期的分解加速,使堆肥在60℃以上高温持续时间延长,对纤维素、半纤维素和林丹的降解都有较为明显的促进作用。对GI等不同腐熟度指标的测定也表明接种CMS确实加快了堆肥的腐熟。 本研究对于提高堆肥对农药类有机污染物降解效率,减少由于废弃物循环利用过程中对环境的二次污染,加速木质纤维素的分解,缩短堆肥时间,推动我国有机废弃物的资源化、无害化进程具有重要的理论和现实意义。
论文目录:
摘要
Abstract
第一章 文献综述
1.1 堆肥化过程中的微生物学研究现状
1.1.1 堆肥化过程中的微生物群落及其动态
1.1.2 影响堆肥中微生物活动的因素
1.1.3 变性梯度凝胶电泳(DGGE)在堆肥微生物研究中的应用
1.2 堆肥中纤维素和木质素生物降解的研究现状
1.2.1 纤维素和木质素的结构特征及其生物可降解性
1.2.2 纤维素和木质素降解的微生物选育及应用
1.3 堆肥中有机污染物生物降解的研究现状
1.3.1 堆肥中几种有机污染物的生物降解过程及机理
1.3.2 堆肥中有机污染物降解菌的选育及应用
第二章 研究意义与技术路线
2.1 研究目的和意义
2.2 研究内容
2.2.1 高效复合菌系的驯化构建
2.2.2 CMS复合菌系的诸特性研究
2.2.3 堆肥化过程中CMS复合菌系的应用效果
2.3 研究方法
2.4 技术路线
第三章 纤维素-林丹高效降解复合菌系的构建及稳定性研究
3.1 前言
3.2 材料与方法
3.2.1 供试堆肥样品
3.2.2 培养条件
3.2.3 复合菌系的驯化构建方法
3.2.4 复合菌系在不同初始pH条件下的pH变化特性
3.2.5 复合菌系在不同培养时间的生长量及菌种组成变化
3.2.6 复合菌系的稳定性研究
3.2.7 测定方法
3.3 结果与分析
3.3.1 复合菌系的筛选与驯化
3.3.2 复合菌系CMS在不同初始pH条件下的pH变化特性
3.3.3 复合菌系CMS在不同培养时间的生长曲线
3.3.4 复合菌系CMS菌种组成动态的DGGE图谱分析
3.3.5 复合菌系CMS的稳定性研究
3.4 小结
第四章 复合菌系的菌种组成多样性
4.1 前言
4.2 材料与方法
4.2.1 菌种来源
4.2.2 菌种保存与活化
4.2.3 培养基及培养条件
4.2.4 CMS复合系中单菌种的分离与菌体观察
4.2.5 对CMS复合系分离菌株的DGGE鉴别及根据16S rDNA碱基序列的分类鉴定
4.3 结果与分析
4.3.1 可培养分离菌株的菌落形态与颜色
4.3.2 初选结果分析
4.3.3 组成复合系各单菌株的特性
4.4 小结
第五章 培养条件对复合菌系分解特性的影响
5.1 前言
5.2 材料与方法
5.2.1 菌种来源
5.2.2 培养条件
5.2.3 底物碳源的种类和浓度(WN)对复合菌系分解活性的影响
5.2.4 培养基氮源的种类和浓度(W／V)对复合菌系分解活性的影响
5.2.5 培养温度对复合菌系分解活性的影响
5.2.6 培养液的pH对于复合菌系分解活性的影响
5.2.7 培养液的溶氧量对复合菌系分解活性的影响
5.2.8 不同培养方式对复合菌系降解特性的影响
5.2.9 测定方法
5.3 结果与分析
5.3.1 底物碳源的种类和浓度(W／V)对复合菌系分解活性的影响
5.3.2 培养基氮源的种类和浓度(W／V)对复合菌系分解活性的影响
5.3.3 不同培养温度对复合菌系分解活性的影响
5.3.4 不同pH值对复合菌系分解活性的影响
5.3.5 不同溶氧量对复合菌系分解活性的影响
5.3.6 不同培养方式对复合菌系分解活性的影响
5.4 小结
第六章 复合菌系对水稻秸秆的分解特性
6.1 前言
6.2 材料与方法
6.2.1 培养条件
6.2.2 复合菌系对稻秸的分解特性
6.2.3 复合菌系对稻秸分解过程中代谢产物的分析
6.2.4 对稻秸分解过程中复合菌系组成的动态变化
6.3 结果与分析
6.3.1 发酵液的pH值变化
6.3.2 微生物的生长曲线
6.3.3 稻秸的重量变化
6.3.4 稻秸内纤维素类物质的变化
6.3.5 稻秸内糖类物质的变化
6.3.6 代谢产物的分析
6.3.7 对稻秸分解过程中复合菌系组成的DGGE图谱分析
6.4 小结
第七章 堆肥模拟试验中复合菌系对物质转化的影响
7.1 前言
7.2 材料与方法
7.2.1 试验材料
7.2.2 堆制方法
7.2.3 测定项目与方法
7.2.4 微生物分离培养方法
7.3 结果与分析
7.3.1 水分和pH的变化
7.3.2 GI和EC的变化
7.3.3 TOC和TN的变化
7.3.4 可溶性糖和淀粉的变化
7.3.5 纤维素、半纤维素、木质素的变化
7.3.6 林丹含量的变化
7.3.7 微生物区系的变化
7.4 小结
第八章 野外堆肥中复合菌系对木质纤维素和林丹的降解效果
8.1 前言
8.2 材料与方法
8.2.1 微生物复合菌系接种剂的制备
8.2.2 堆制材料
8.2.3 堆制、发酵管理及采样
8.2.4 测定指标及方法
8.3 结果与分析
8.3.1 温度的变化
8.3.2 水分的变化
8.3.3 纤维素、半纤维素、木质素的变化
8.3.4 林丹的降解情况
8.3.5 有机碳的变化
8.3.6 可溶性糖类及淀粉的变化
8.3.7 全氮的变化
8.3.8 腐熟度各指标的评价
第九章 结论和展望
9.1 结论和讨论
9.1.1 结论
9.1.2 讨论
9.2 展望
参考文献
致谢
个人简历
发布时间: 2006-04-05
参考文献
- [1].东北地区秸秆降解工程菌的选育及速腐菌剂的研制[D]. 张建峰.吉林农业大学2012
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