【摘要】：我國秸稈的年產(chǎn)總量高達(dá)8×10~8 t。作物秸稈是多功能性和再生性的生物資源,傳統(tǒng)的秸稈焚燒處理方式不僅污染空氣、破壞土壤結(jié)構(gòu),也導(dǎo)致了生物質(zhì)資源的浪費(fèi)。如何構(gòu)建高效降解秸稈纖維素的菌群,通過微生物降解的方式處理秸稈,探索解決農(nóng)業(yè)秸稈降解效率低下的問題,對于提高我國農(nóng)業(yè)秸稈資源的循環(huán)利用和實(shí)現(xiàn)綠色循環(huán)農(nóng)業(yè)穩(wěn)步提升具有重要的理論和實(shí)踐意義。本研究以玉米農(nóng)田土壤為菌源材料,選取玉米秸稈為碳源,通過篩選纖維素降解菌,構(gòu)建高效纖維素降解菌群,分析液體發(fā)酵條件下復(fù)合菌群的秸稈降解效能,并最終通過盆栽模擬大田試驗(yàn),探討自然條件下秸稈降解效果,旨在通過高效的微生物降解方式,實(shí)現(xiàn)秸稈纖維素材料的資源化利用。主要研究結(jié)果如下:(1)采用CMC-Na培養(yǎng)基從土壤中分離菌株,并通過剛果紅染色和濾紙崩解試驗(yàn)進(jìn)行初篩,獲得12株纖維素降解能力較強(qiáng)的菌株;對菌株進(jìn)行羧甲基纖維素酶活力(CMCase)、濾紙酶活力(FPA)和β-葡萄糖苷酶活力(β-Gase)測定,最終篩選出3株高效纖維素降解真菌菌株;經(jīng)分子生物學(xué)鑒定,菌株Y-2和Y-6均為枝孢菌(Cladosporium sp.),菌株Y-7為鐮刀菌(Fusarium sp.);將3株高效纖維素降解菌與實(shí)驗(yàn)室保存的優(yōu)勢菌株Y-R(綠色木霉Trichoderma sp.)進(jìn)行拮抗試驗(yàn),并將無拮抗作用的菌株進(jìn)行復(fù)配組合,測定各組合菌群的酶活力,最終篩選了一組互相無拮抗作用且酶活力較高的復(fù)合菌群(Y-6+Y-7+Y-R),標(biāo)記為Y-M。(2)對復(fù)合菌群Y-M的產(chǎn)酶條件進(jìn)行研究,確定了復(fù)合菌群Y-M產(chǎn)酶最適條件,即培養(yǎng)時間4 d、培養(yǎng)溫度為30℃、初始pH為7.5、產(chǎn)酶接種量為5%。(3)通過30d液體發(fā)酵試驗(yàn),分析復(fù)合菌群Y-M對玉米秸稈的降解特征。結(jié)果顯示,復(fù)合菌群Y-M酶活力峰值遠(yuǎn)高于各單菌株,其CMC酶活、FPA酶活和β-葡萄糖苷酶活力最高分別為:37.71 U/mL、37.12 U/mL和38.93 U/mL;經(jīng)過30 d的液體發(fā)酵,復(fù)合菌群Y-M對玉米秸稈的降解效果高于單一菌株,秸稈總降解率達(dá)到66.57%,分別比單菌株Y-6、Y-7和Y-R高6.56%、24.36%和12.05%,比空白對照組高53.36%;復(fù)合菌群Y-M對玉米秸稈三種纖維素成分降解效果均高于各單菌株,纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的總降解率分別為39.02%、57.69%和25.79%,比單菌株降解率分別高達(dá)16.25%、17.37%和9.50%,比空白對照組分別高33.92%、46.20%和17.55%。(4)通過60d的盆栽模擬秸稈還田試驗(yàn),探究復(fù)合菌群Y-M在實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)中的應(yīng)用效果。結(jié)果表明,復(fù)合菌群Y-M的玉米秸稈降解效果高于各單菌株,盆栽試驗(yàn)玉米秸稈總降解率達(dá)到55.34%,分別比空白對照組、菌株Y-6、Y-7和Y-R高46.93%、5.02%、14.67%和6.78%。在盆栽試驗(yàn)中,復(fù)合菌群Y-M仍然有較高的玉米秸稈降解能力,說明復(fù)合菌群Y-M降解能力穩(wěn)定可靠,具有較高的實(shí)際應(yīng)用價值,建議未來將復(fù)合菌群應(yīng)用于農(nóng)田實(shí)際工作,提高秸稈降解能力,促進(jìn)資源循環(huán)利用。
【圖文】：

圖 1-1 纖維素、半纖維素及木質(zhì)素主要結(jié)構(gòu)Fig. 1-1 Main structure of cellulose, hemicellulose and lignin物降解研究概況

2圖 1-2 纖維素主要結(jié)構(gòu)及分子間 H 鍵Fig. 1-2 Main structure of cellulose and intermolecular H bond
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X172;X712

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2643755