高效降解秸稈菌株配伍篩選及菌劑制備

【摘要】：我國(guó)作為農(nóng)業(yè)大國(guó),秸稈資源豐富,年產(chǎn)各類秸稈6-7億噸。每年有大量秸稈因無(wú)法合理利用被廢棄焚燒。造成了資源浪費(fèi)和環(huán)境的污染。同時(shí)由于化肥的大量使用,近年來(lái)土地有機(jī)質(zhì)含量逐年降低,土壤板結(jié)。將廢棄焚燒的秸稈通過(guò)微生物菌劑的作用快速腐解還田,既解決了秸稈大量堆積無(wú)法有效利用的問(wèn)題也有利于農(nóng)田肥力提高和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展,保護(hù)了環(huán)境。符合建立資源節(jié)約型與環(huán)境友好型社會(huì)的要求。 從森林土壤,農(nóng)田土壤,腐爛秸稈等纖維素分解菌大量聚集的地方通過(guò)剛果紅平板篩選得到12株可高效產(chǎn)纖維素酶的菌株,其中10株為霉菌,2株為放線菌。對(duì)所篩選菌株進(jìn)行羧甲基纖維素鈉酶(CMCase)與濾紙酶活(FPA)的酶活測(cè)定,產(chǎn)兩種纖維素酶最高菌株分別為菌株51與菌株104。其中菌株51產(chǎn)羧甲基纖維素鈉酶(CMCase)為4.90U/mL,菌株104濾紙酶活為1.78U/mL。 將上述菌株通過(guò)拮抗實(shí)驗(yàn)舍棄相互拮抗的菌株,然后通過(guò)正交組合構(gòu)建菌株配伍,并對(duì)所有配伍進(jìn)行兩種酶活的測(cè)定,結(jié)果證明,僅有配伍7體現(xiàn)了菌株協(xié)同產(chǎn)酶能力,其余多數(shù)組合體現(xiàn)了菌株平均的產(chǎn)酶能力,或者酶活較低。通過(guò)正交試驗(yàn)得到一組可協(xié)同產(chǎn)纖維素酶能力強(qiáng)的霉菌組合,配合實(shí)驗(yàn)室所保存的2株細(xì)菌,四株酵母菌,形成一個(gè)菌種復(fù)合系。 選取在我國(guó)南北具有代表性,并且產(chǎn)量居于前兩位的水稻秸稈和玉米秸稈作為材料,利用這個(gè)復(fù)合系對(duì)玉米秸稈和水稻秸稈進(jìn)行降解試驗(yàn)。30天后,秸稈明顯失重、體積變小、顏色變黑,有醬色液體滲出。通過(guò)測(cè)定,對(duì)玉米秸稈和水稻秸稈的失重率分別達(dá)到59%和52%,明顯優(yōu)于市售菌劑(37%；20%),與空白(7%,6%)差異顯著。通過(guò)形態(tài)觀察與鏡檢,對(duì)復(fù)合系中纖維素酶高產(chǎn)菌株51、R19、P11、104、R18進(jìn)行鑒定后初步判定,菌株51為曲霉屬,R19為青霉屬,P11為齒梗雙胞霉屬,104為頭孢霉屬,R18為毛霉屬。 通過(guò)單因子試驗(yàn),對(duì)五株霉菌組成的菌株配伍發(fā)酵條件進(jìn)行研究并優(yōu)化,以便為后續(xù)試驗(yàn)和工業(yè)生產(chǎn)提供依據(jù)。研究結(jié)果顯示,菌株配伍的最佳接種量為4mL,最適宜培養(yǎng)溫度為25℃,最適宜生長(zhǎng)的pH為6.5,氯化銨與酵母粉組成的復(fù)合氮源是菌株配伍的最佳氮源,最佳碳源為可溶性淀粉,最佳培養(yǎng)時(shí)間為4天。優(yōu)化后的培養(yǎng)基為可溶性淀粉10g,NH4Cl 10g, KH2PO4 2g, MgSO40.5g,酵母粉5g。通過(guò)對(duì)培養(yǎng)條件的優(yōu)化,五株霉菌組成的菌株配伍產(chǎn)酶活從6.01U/mL增長(zhǎng)為7.12U/mL,漲幅為1.11U/mL,較原先增長(zhǎng)18.47%。 利用工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的下腳料和較廉價(jià)的農(nóng)產(chǎn)品將復(fù)合系利用固體發(fā)酵培養(yǎng)制成菌劑,根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《農(nóng)用微生物菌劑》[2]對(duì)菌劑的外觀,有效活菌數(shù),纖維素酶活、含水率、pH等進(jìn)行測(cè)定,結(jié)果顯示,所制菌劑顏色為黃褐色,用手觸摸緊握,菌劑干燥、疏松,呈微小顆粒狀。菌劑的有效活菌數(shù)為2.6x 108/g,約為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(0.5×108/g)的5倍,纖維素酶活為39.29 U/g,高于國(guó)家規(guī)定的30.00U/g,含水率為8.66%,在國(guó)家規(guī)定范圍內(nèi),pH為6.78,居于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的區(qū)間內(nèi)(5.5-8.5) 【關(guān)鍵詞】：秸稈降解 纖維素 纖維素酶 菌株篩選 菌種組合 菌劑
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：S141;S182
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 1 文獻(xiàn)綜述12-25
• 1.1 農(nóng)作物秸稈的利用現(xiàn)狀12-15
• 1.2 秸稈還田研究進(jìn)展15-19
• 1.2.1 秸稈還田對(duì)農(nóng)田土壤的主要作用15-18
• 1.2.2 秸稈還田的方式18-19
• 1.3 秸稈結(jié)構(gòu)19
• 1.4 纖維素結(jié)構(gòu)19-20
• 1.5 纖維素的降解20
• 1.5.1 纖維素的酸水解20
• 1.5.2 纖維素的酶水解20
• 1.6 纖維素酶20-22
• 1.6.1 纖維素酶簡(jiǎn)介20-21
• 1.6.2 產(chǎn)纖維素酶的微生物21-22
• 1.7 農(nóng)用微生物菌劑的開(kāi)發(fā)22
• 1.8 本論文的設(shè)想與思路22-25
• 2 材料與方法25-36
• 2.1 材料25-28
• 2.1.1 菌株和秸稈來(lái)源25
• 2.1.2 主要試劑25-26
• 2.1.3 主要儀器設(shè)備26
• 2.1.4 主要試劑配制26-27
• 2.1.5 培養(yǎng)基27-28
• 2.2 方法28-36
• 2.2.1 菌株篩選28-29
• 2.2.2 菌株液體發(fā)酵酶活測(cè)定29-30
• 2.2.3 菌株拮抗實(shí)驗(yàn)30
• 2.2.4 菌株配伍篩選30
• 2.2.5 秸稈降解實(shí)驗(yàn)30-31
• 2.2.6 菌株形態(tài)觀察31
• 2.2.7 菌株配伍發(fā)酵條件研究31-32
• 2.2.8 菌劑制備方法32
• 2.2.9 菌劑各項(xiàng)指標(biāo)測(cè)定32-36
• 3 結(jié)果與分析36-51
• 3.1 篩選結(jié)果36-37
• 3.2 酶活測(cè)定結(jié)果37-39
• 3.3 拮抗實(shí)驗(yàn)結(jié)果39
• 3.4 菌種配伍與酶活測(cè)定結(jié)果39-40
• 3.5 秸稈降解實(shí)驗(yàn)結(jié)果40-42
• 3.6 菌株鑒定結(jié)果42-43
• 3.7 發(fā)酵條件研究43-48
• 3.8 菌劑形態(tài)外觀48-49
• 3.9 其它指標(biāo)測(cè)定49-51
• 4 討論與展望51-55
• 4.1 討論51-54
• 4.1.1 菌株篩選與酶活測(cè)定51-52
• 4.1.2 配伍構(gòu)建與秸稈降解52-53
• 4.1.3 發(fā)酵條件53-54
• 4.1.4 菌劑制備54
• 4.2 展望54-55
• 參考文獻(xiàn)55-60
• 致謝60-62
• 研究生期間發(fā)表文章62

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農(nóng)業(yè)生物資源利用存在的問(wèn)題與對(duì)策    譚靜;郭甫宗;

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畜禽糞便高溫堆肥促腐菌劑的應(yīng)用及肥效研究    王曉娟

肥料和菌劑配施對(duì)紅壤地區(qū)連作花生生育性狀和土壤微生物多樣性的影響    陳廣波

芽孢益生菌B.lincheniformis Tu-1發(fā)酵條件優(yōu)化、菌劑儲(chǔ)存特性及應(yīng)用研究    柴玉龍

覆蓋和菌劑對(duì)豬糞秸稈堆肥氮素轉(zhuǎn)化和質(zhì)量的影響    黃華

煙臺(tái)大櫻桃等幾種果樹(shù)施用VAM菌劑的生理生態(tài)效應(yīng)研究    譚曉燕

叢枝菌根真菌在蘆筍和草莓中的應(yīng)用及菌劑的生產(chǎn)    劉靜

菌劑和調(diào)理劑對(duì)番茄秸稈與雞糞堆腐性能及肥效的影響研究    張津