低溫纖維素降解菌的篩選及復(fù)合菌劑在秸稈還田中的應(yīng)用

【摘要】：中國(guó)是傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大國(guó),農(nóng)作物秸稈資源非常豐富,卻沒(méi)有得到充分的利用,每年都有大量的秸稈被棄置浪費(fèi),甚至造成嚴(yán)重的大氣污染。稻-麥輪作的耕作系統(tǒng)是我國(guó)主要耕作系統(tǒng)之一,主要分布于長(zhǎng)江流域。水稻收割之后,由于秋冬季溫度低,且輪作間隔時(shí)間短,要求還田的水稻秸稈迅速降解,否則不利于小麥幼苗扎根,會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量降低。研究秸稈的高效還田能夠有效的解決這些問(wèn)題,還能增加土壤肥力,優(yōu)化土壤結(jié)構(gòu),有利于增產(chǎn)增收。本研究通過(guò)羧甲基纖維素鈉剛果紅培養(yǎng)基篩選2株高效低溫纖維素降解菌(L1、L2)。根據(jù)生理生化實(shí)驗(yàn)結(jié)果和16S rDNA測(cè)序結(jié)果,初步鑒定為鏈霉菌。將其與實(shí)驗(yàn)室保存的高溫纖維素降解菌(F1、F2)進(jìn)行正交組合實(shí)驗(yàn),獲得高溫菌劑F、低溫菌劑L和復(fù)合菌劑FL,利用菌劑做濾紙崩解效果和纖維素酶活實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明：復(fù)合菌劑FL對(duì)濾紙條的降解效果顯著,而且降解速率顯著高于高溫菌劑F和低溫菌劑L(P0.05)；纖維素酶活實(shí)驗(yàn)同樣表明,37℃培養(yǎng)3 d后,復(fù)合菌劑FL的纖維素酶活最大,達(dá)到112.19 U/mL,顯著高于高溫菌劑F的最大酶活99.24 U/mL和低溫菌劑L的最大酶活74.56 U/mL(P0.05);在14℃培養(yǎng)3 d后,復(fù)合菌劑FL的纖維素酶活最大,達(dá)到75.94 U/mL,顯著高于高溫菌劑F的最大酶活63.50 U/mL和低溫菌劑L的最大酶活56.59 U/mL(P0.05);因此,在低溫和常溫條件下,復(fù)合菌劑FL的纖維素降解能力顯著高于高溫菌劑F和低溫菌劑L。在固體發(fā)酵試驗(yàn)中,在14℃條件下,分別接入了3種菌劑的水稻秸稈經(jīng)過(guò)10 d的發(fā)酵,降解度都超過(guò)20%,接入了復(fù)合菌劑FL的秸稈降解度更是達(dá)到了34.17%,所以復(fù)合菌劑FL能有效的降解水稻秸稈。通過(guò)對(duì)3組菌劑固體發(fā)酵,得到相應(yīng)的固體秸稈腐熟劑,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室盆缽秸稈腐熟試驗(yàn)和試驗(yàn)田秸稈還田試驗(yàn),對(duì)不同腐熟劑的應(yīng)用效果進(jìn)行評(píng)定。在盆缽實(shí)驗(yàn)中,與不接菌劑的空白對(duì)照相比,3組菌劑都能迅速腐解水稻秸稈,其中復(fù)合菌劑FL對(duì)水稻秸稈的降解啟動(dòng)最早,但最終相互之間的結(jié)果差異并不顯著,都是在25 d左右腐解完全。在大田的秸稈還田試驗(yàn)中,設(shè)置3個(gè)處理：不接菌的對(duì)照組、接高溫菌劑F的處理組F、接高低溫復(fù)合菌劑FL的處理組FL。對(duì)堆肥過(guò)程中的秸稈顏色、秸稈剪切拉力和種子發(fā)芽率(GI)三個(gè)指標(biāo)進(jìn)行了跟蹤測(cè)定。結(jié)果顯示,在室外平均溫度14℃左右的情況下,不接菌的對(duì)照組的秸稈自然降解的速率很慢,20 d的時(shí)候才初步開(kāi)始降解,而受低溫條件影響,高溫菌劑的秸稈降解能力受到抑制,10 d后對(duì)秸稈的降解作用才顯露出來(lái),而復(fù)合菌劑在第10 d時(shí)已經(jīng)有明顯的降解效果。因此,在秋冬季環(huán)境溫度較低的情況下,在高溫菌劑中添加低溫菌能夠顯著提高秸稈的降解速率,低溫菌對(duì)高溫菌降解秸稈有很好的輔助作用。根據(jù)土壤浸出液的小麥種子發(fā)芽率實(shí)驗(yàn)判斷,復(fù)合菌劑FL在降解秸稈的過(guò)程中,不會(huì)產(chǎn)生對(duì)小麥種子有害的物質(zhì),反而會(huì)產(chǎn)生有利于小麥種子發(fā)芽的物質(zhì),促進(jìn)小麥種子萌發(fā)。這為開(kāi)發(fā)出應(yīng)用于秋冬季水稻秸稈的高效微生物菌劑提供了依據(jù),具有廣闊的應(yīng)用前景。 【關(guān)鍵詞】：低溫纖維素降解菌 微生物復(fù)合菌劑 秸稈還田 纖維素酶活
【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(lèi)號(hào)】：S141.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 文獻(xiàn)綜述10-22
• 1.1 秸稈資源分布及利用10-12
• 1.1.1 我國(guó)秸稈資源分布概況10
• 1.1.2 秸稈的利用方式10-12
• 1.2 秸稈還田技術(shù)及腐解度研究12-16
• 1.2.1 秸稈還田方式12-13
• 1.2.2 秸稈還田的效應(yīng)13-15
• 1.2.3 還田秸稈的腐解特征15-16
• 1.3 微生物腐熟菌劑對(duì)秸稈還田的影響及研究16-19
• 1.3.1 纖維素及其降解過(guò)程16-18
• 1.3.2 降解纖維素的微生物種類(lèi)18-19
• 1.4 秸稈還田的發(fā)展趨勢(shì)及展望19-20
• 1.5 本論文研究的目的及內(nèi)容20-21
• 1.6 本研究的技術(shù)路線(xiàn)21-22
• 第二章 低溫纖維素降解菌的篩選鑒定及復(fù)合菌劑秸稈降解能力測(cè)定22-34
• 2.1 樣品來(lái)源與培養(yǎng)基22
• 2.2 試驗(yàn)方法22-24
• 2.2.1 纖維素降解菌的分離和篩選22-23
• 2.2.2 分離菌株的鑒定23
• 2.2.3 濾紙條崩解試驗(yàn)23
• 2.2.4 纖維素酶(CMCase)活測(cè)定23-24
• 2.2.5 菌株降解水稻秸稈的試驗(yàn)24
• 2.2.6 盆缽小試試驗(yàn)24
• 2.3 結(jié)果與分析24-31
• 2.3.1 低溫纖維素降解菌的分離與篩選24-25
• 2.3.2 分離菌株的鑒定25-26
• 2.3.3 濾紙條崩解實(shí)驗(yàn)26-27
• 2.3.4 纖維素酶(CMCase)活性27-31
• 2.3.5 菌株降解水稻秸稈的效果31
• 2.3.6 盆缽小試試驗(yàn)的效果31
• 2.4 討論31-34
• 第三章 復(fù)合菌劑的秸稈還田試驗(yàn)34-40
• 3.1 材料與方法34-35
• 3.1.1 堆肥場(chǎng)地與材料34
• 3.1.2 菌劑34
• 3.1.3 還田方法34-35
• 3.1.4 采樣及測(cè)定35
• 3.2 結(jié)果與討論35-37
• 3.2.1 對(duì)秸稈顏色的影響35-36
• 3.2.2 對(duì)秸稈剪切拉力的影響36-37
• 3.2.3 對(duì)種子發(fā)芽率(GI)的影響37
• 3.3 本章小結(jié)37-40
• 第四章 研究結(jié)論與展望40-42
• 4.1 結(jié)論40
• 4.2 展望40-42
• 參考文獻(xiàn)42-46
• 致謝46

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