復(fù)合菌系FC1的構(gòu)建及降解玉米秸稈的效果研究

【摘要】：我國每年產(chǎn)生超過2億噸玉米秸稈廢棄物,直接還田是其資源化利用的有效方式之一,但是還田秸稈的腐解速率慢影響后茬作物生長,在一定程度上限制了該技術(shù)的推廣應(yīng)用。因此,秸稈高效降解菌的研究正成為熱點(diǎn)。本研究以玉米秸稈粉為唯一碳源從秸稈還田土壤和落葉腐木中篩選玉米秸稈降解真菌并考察其降解效果,通過產(chǎn)酶和降解試驗(yàn)研究了表面活性劑對(duì)菌株Z7-6和F7-5降解玉米秸稈的影響,采用組合復(fù)配法構(gòu)建了降解真菌的復(fù)合菌系FC1,并通過盆栽模擬試驗(yàn)研究了其對(duì)玉米秸稈的降解效果。所獲的主要研究結(jié)果如下：利用以玉米秸稈粉為唯一碳源的培養(yǎng)基,從多年秸稈直接還田土壤和落葉腐木中篩選獲得5株玉米秸稈高效降解真菌。經(jīng)分子生物學(xué)鑒定,菌株Z7-6為草酸青霉Penicillium oxalicum、F7-5為煙曲霉Aspergillus fumigatus、F4-3為哈茨木霉Trichoderma harzianum、L1-1為白耙齒菌Irpex lacteus、J2-5為鐮刀菌屬的一種Fusarium spp。其中,以菌株Z7-6的降解效果最好,接種該菌株固體發(fā)酵30 d后,玉米秸稈的相對(duì)降解率達(dá)到52.66%。液體發(fā)酵7 d的試驗(yàn)結(jié)果也表明,菌株Z7-6的產(chǎn)酶效果最好,其濾紙酶活、纖維素酶活和半纖維素酶活分別達(dá)到15.73 U/gds、79.29 U/gds和1217.2 U/gds,玉米秸稈的相對(duì)降解率達(dá)到37.75%。綜合菌株產(chǎn)酶和降解效果發(fā)現(xiàn),在發(fā)酵過程中添加0.1%(v/v)的表面活性劑Triton X-100對(duì)菌株Z7-6降解玉米秸稈有明顯的促進(jìn)作用。其液體發(fā)酵7d和固體發(fā)酵30 d的相對(duì)降解率分別達(dá)到61.7%和66.8%,比未添加表面活性劑的處理分別提高24%和14.2%。4種供試表面活性劑也均能促進(jìn)菌株F7-5對(duì)玉米秸稈的降解,效果最佳的活性劑處理是添加0.1%濃度的Triton X-100,該處理下F7-5液體發(fā)酵7d和固體發(fā)酵30d的玉米秸稈的相對(duì)降解率分別達(dá)到59.3%和60.7%,比未添加表面活性劑的處理分別提高22.6%和15.5%。利用5株供試菌株構(gòu)建了真菌復(fù)合菌系,命名為FC1,其組成為：菌株Z7-6、F4-3, L1-1和J2-5復(fù)合。試驗(yàn)結(jié)果表明,復(fù)合菌系FC1液體發(fā)酵7d后的玉米秸稈相對(duì)降解率達(dá)49.32%,比菌株Z7-6提高了近12%。全組合復(fù)配試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)增加降解菌的種類可以提高復(fù)合菌系的產(chǎn)纖維素酶水平,有效促進(jìn)玉米秸稈的降解。同時(shí)隨著菌株種類的增加,復(fù)合菌系的酶活和降解率變化范圍減小,說明增加降解菌種類有助于增加玉米秸稈降解的穩(wěn)定性。利用盆栽模擬試驗(yàn)研究了復(fù)合菌系FC1對(duì)玉米秸稈的降解效果,同時(shí)研究了0.1%的Triton X-100對(duì)菌劑降解玉米秸稈的影響。發(fā)現(xiàn)FC1與Triton X-100 (TR)共同施用可以有效促進(jìn)玉米秸稈的降解,其秸稈降解率達(dá)57.1%,比秸稈直接還田的處理提高了19.3%。同時(shí),真菌復(fù)合菌系FC1與TR共同施用可以有效分解秸稈中的纖維素、半纖維和木質(zhì)素成分,其對(duì)應(yīng)的各成分降解率為50.8%、69.2%和42.3%,該處理對(duì)秸稈中總纖維素類物質(zhì)的相對(duì)降解達(dá)39.5%。 【關(guān)鍵詞】：玉米秸稈降解真菌 酶活力 相對(duì)降解率 非離子型表面活性劑 復(fù)合菌系構(gòu)建
【學(xué)位授予單位】：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：X172
【目錄】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 文獻(xiàn)綜述12-20
• 1.1 秸稈的資源化利用12-13
• 1.1.1 堆肥原料12
• 1.1.2 動(dòng)物飼料12-13
• 1.1.3 還田利用13
• 1.1.4 其他利用途徑13
• 1.2 玉米秸稈還田的研究進(jìn)展13-14
• 1.2.1 玉米秸稈還田現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 玉米秸稈還田對(duì)土壤的影響14
• 1.2.3 玉米秸稈還田存在的問題14
• 1.3 秸稈降解菌劑的研究進(jìn)展14-16
• 1.3.1 秸稈降解菌的種類15-16
• 1.3.2 秸稈降解復(fù)合菌系的研究進(jìn)展16
• 1.4 秸稈的預(yù)處理16-17
• 1.4.1 秸稈預(yù)處理的方法16-17
• 1.4.2 預(yù)處理對(duì)秸稈降解的影響17
• 1.5 研究目的、內(nèi)容及意義17-18
• 1.6 技術(shù)路線18-20
• 第二章 玉米秸稈降解菌的篩選與鑒定20-34
• 2.1 材料與方法20-23
• 2.1.1 材料20-21
• 2.1.2 方法21-23
• 2.1.3 數(shù)據(jù)處理23
• 2.2 結(jié)果與分析23-31
• 2.2.1 玉米秸稈降解菌的篩選23-25
• 2.2.2 玉米秸稈降解菌的降解效果25-26
• 2.2.3 玉米秸稈降解真菌的鑒定26-29
• 2.2.4 玉米秸稈降解真菌的產(chǎn)酶特性29-31
• 2.3 討論31-33
• 2.4 小結(jié)33-34
• 第三章 表面活性劑對(duì)菌株Z7-6和F7-5降解玉米秸稈的影響34-48
• 3.1 材料與方法34-36
• 3.1.1 材料34-35
• 3.1.2 方法35-36
• 3.1.3 數(shù)據(jù)處理36
• 3.2 結(jié)果與分析36-45
• 3.2.1 表面活性劑對(duì)菌株Z7-6固體發(fā)酵降解玉米秸稈的影響36-38
• 3.2.2 表面活性劑對(duì)菌株Z7-6液體發(fā)酵降解玉米秸稈的影響38-40
• 3.2.3 表面活性劑對(duì)菌株F7-5固體發(fā)酵降解玉米秸稈的影響40-44
• 3.2.4 表面活性劑對(duì)菌株F7-5液體發(fā)酵降解玉米秸稈的影響44-45
• 3.3 討論45-47
• 3.4 小結(jié)47-48
• 第四章 玉米秸稈降解真菌復(fù)合菌系的構(gòu)建48-58
• 4.1 材料與方法48-49
• 4.1.1 材料48
• 4.1.2 方法48-49
• 4.1.3 數(shù)據(jù)處理49
• 4.2 結(jié)果與分析49-54
• 4.2.1 菌株兼容性試驗(yàn)49-50
• 4.2.2 菌株種群多樣性對(duì)玉米秸稈降解的影響50-51
• 4.2.3 菌株種群多樣性對(duì)產(chǎn)纖維素類酶的影響51-53
• 4.2.4 復(fù)合菌系的構(gòu)建53-54
• 4.3 討論54-56
• 4.4 小結(jié)56-58
• 第五章 復(fù)合菌系FC1對(duì)還田秸稈的降解效果研究58-66
• 5.1 材料與方法58-60
• 5.1.1 材料58
• 5.1.2 方法58-60
• 5.1.3 數(shù)據(jù)處理60
• 5.2 結(jié)果與分析60-63
• 5.2.1 復(fù)合菌系FC1對(duì)玉米秸稈的降解效果60-61
• 5.2.2 復(fù)合菌系FC1對(duì)秸稈中木質(zhì)纖維素的影響61-63
• 5.3 討論63-64
• 5.4 小結(jié)64-66
• 全文結(jié)論66-68
• 參考文獻(xiàn)68-74
• 附錄74-76
• 附錄1 菌株Z7-6的ITS序列74
• 附錄2 菌株F7-5的ITS序列74
• 附錄3 菌株F4-3的ITS序列74-75
• 附錄4 菌株L1-1的ITS序列75
• 附錄5 菌株J2-5的ITS序列75-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間(待)發(fā)表論文76-78
• 致謝78

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