【摘要】：玉米秸稈中含有大量木質(zhì)素、半纖維素等難降解物質(zhì),難以實(shí)現(xiàn)高效利用,故降解前通常需要預(yù)處理�；趥鹘y(tǒng)型的離子液體存在毒性強(qiáng)、生物降解性差、處理殘液難以利用等缺點(diǎn),對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染,因此本文選擇了安全性高、對(duì)環(huán)境友好的新型氨基酸離子液體——膽堿脯氨酸鹽([Ch][Pro])對(duì)玉米秸稈進(jìn)行預(yù)處理。通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)和響應(yīng)面分析法對(duì)預(yù)處理?xiàng)l件進(jìn)行優(yōu)化,采用紅外光譜掃描和成分分析實(shí)驗(yàn)研究[Ch][Pro]對(duì)玉米秸稈結(jié)構(gòu)和成分變化的影響,并利用纖維素酶對(duì)預(yù)處理前后的玉米秸稈進(jìn)行酶解,驗(yàn)證[Ch][Pro]的預(yù)處理效果;并進(jìn)一步對(duì)處理后[Ch][Pro]殘液對(duì)微生物的毒性及其對(duì)盆栽實(shí)驗(yàn)條件下番茄生長(zhǎng)的影響進(jìn)行了研究。主要實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)選出最佳的反應(yīng)條件,在此基礎(chǔ)上,采用Box-Behnken法對(duì)預(yù)處理過(guò)程中的反應(yīng)條件進(jìn)行優(yōu)化,[Ch][Pro]對(duì)玉米秸稈的最佳預(yù)處理?xiàng)l件為反應(yīng)溫度92℃、反應(yīng)時(shí)間1.5h、固液比1:13,模型預(yù)測(cè)的最大木質(zhì)素提取率為32.55%。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模型的預(yù)測(cè)值十分接近,表明該結(jié)果有效。紅外光譜掃描結(jié)果表明,[Ch][Pro]對(duì)玉米秸稈的復(fù)雜結(jié)構(gòu)會(huì)造成一定破壞,波長(zhǎng)1600cm~(-1)代表木質(zhì)素的特征吸收峰,此處的特征峰幾乎全部消失,說(shuō)明[Ch][Pro]降解木質(zhì)素效果顯著。波長(zhǎng)1720-1744cm~(-1)處伸縮振動(dòng)峰強(qiáng)度減弱,表明[Ch][Pro]可不同程度地去除秸稈中的木質(zhì)素或半纖維素。成分分析結(jié)果表明,[Ch][Pro]處理能降低秸稈中的木質(zhì)素含量,且降低纖維素的結(jié)晶度來(lái)提高總糖含量。利用纖維素酶對(duì)預(yù)處理前后的秸稈酶解48h后,發(fā)現(xiàn)預(yù)處理后秸稈的酶解率可達(dá)64.89%,是預(yù)處理前的2.98倍。從處理殘液對(duì)微生物生長(zhǎng)的研究中發(fā)現(xiàn),多粘類芽孢桿菌與150mg·kg~(-1)的處理殘液混合后,在LB平板上可正常生長(zhǎng),且菌落特征明顯。將處理殘液作用于番茄盆栽中,結(jié)果表明:不同濃度的處理殘液對(duì)番茄植株的生長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生不同影響。殘液處理后的番茄株高、莖粗、鮮重、干重、根系抗氧化酶活性和土壤酶活性等均有不同程度提高,其中50mg·kg~(-1)殘液處理效果最好,番茄的株高、莖粗和鮮重較對(duì)照分別提高了44.02%、34.05%和82.77%;葉綠素總量提高了37.10%;根系中SOD、POD和CAT活性分別提高了60.04%、125.56%和123.28%,60天植株根系SOD活性可達(dá)81.18 U·g FW~(-1),是30天的1.51倍;MDA的含量降低了26.69%;土壤中脲酶、過(guò)氧化氫酶和蔗糖酶較對(duì)照分別提高了66.67%、92.00%和64.29%,60天土壤中的脲酶活性達(dá)1.49 mg·g~(-1)·d~(-1),是30天的4.97倍。番茄根際土壤中的細(xì)菌和放線菌的數(shù)量增加,真菌的數(shù)量減少,使土壤類型從真菌型逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)菌型。說(shuō)明施加處理殘液能有效地促進(jìn)植株的生長(zhǎng),提高植物的光合作用和抗氧化能力,改善土壤微環(huán)境,增強(qiáng)土壤肥力,可以作為潛在的肥料資源應(yīng)用到生產(chǎn)中。
【學(xué)位授予單位】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S641.2;S38
【圖文】：

展及能源短缺問(wèn)題的日益嚴(yán)峻，越來(lái)越多的研究人員開始尋，因此秸稈的再利用問(wèn)題也就成為當(dāng)下的研究熱點(diǎn)（Jiang et., 2013；Zhao et al., 2009）。中的主要成分包括纖維素（cellulose）、半纖維素（hemicellu，這三種成分的總量約占總干重質(zhì)量的 90%左右（纖維素、別占 30%-40%、35%-48%和 15%-25%），除三大組分外，秸類、礦物質(zhì)等（Gibson, 2012；Pauly et al., 2010）。纖維素之間相互包裹纏繞、結(jié)構(gòu)致密，導(dǎo)致玉米秸稈降解和再利用困目前，解決這一難題的主要方法是通過(guò)生物質(zhì)預(yù)處理的技術(shù)素的外層木質(zhì)素分解脫除，使致密結(jié)構(gòu)打開（圖 1-1）。大質(zhì)的處理和加工，玉米秸稈的組分會(huì)發(fā)生分離，內(nèi)層組分得將其轉(zhuǎn)化成對(duì)人類有用的物質(zhì)，從而緩解當(dāng)前面臨的資源緊進(jìn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展（安艷霞，2016）。

圖 2-1 高效液相色譜Fig.2-1 The high performance liqu還原糖含量水楊酸作為一種氧化劑可與還原，顏色的深淺與還原糖的濃度成配制：分為 A、B 兩液，具體的試劑配置準(zhǔn)曲線的繪制mL 潔凈的干燥刻度試管進(jìn)行編號(hào)萄糖反應(yīng)液。將試管放到沸水浴時(shí)加水定容至刻度線處，搖勻，

氨基酸離子液體預(yù)處理玉米秸稈及處理殘液對(duì)番茄生長(zhǎng)的影響表 2-3 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作Table 2-3 Production of glucose standard curve1mg/mL 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液(mL)蒸餾水(mL)DNS(mL)0 2.0 1.5 0.2 1.8 1.5 0.4 1.6 1.5 0.6 1.4 1.5 0.8 1.2 1.5 1.0 1.0 1.5 1.2 0.8 1.5 1.4 0.6 1.5 1.6 0.4 1.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖 2-2 所示，標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程為 y=1.2042x-0.以看出在葡萄糖濃度為 0-0.8mg·mL-1范圍內(nèi)線性關(guān)系良好。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2762045