農(nóng)作物秸稈是重要的生物質(zhì)資源,大部分秸稈被就地焚燒,這不僅浪費了資源,還極大地破壞了生態(tài)環(huán)境。因此,秸稈處理成為高效利用秸稈及保護(hù)環(huán)境的關(guān)鍵科學(xué)問題。化學(xué)法處理秸稈存在污染環(huán)境問題,物理法處理秸稈設(shè)備要求高、成本高,且不能大規(guī)模應(yīng)用。因此,需要從高效、環(huán)保且低成本的角度來解決秸稈處理問題。利用微生物處理秸稈,可以加快秸稈就地腐解,提高土壤肥力,改善土壤微生物區(qū)系組成,且可以大面積推廣應(yīng)用。因此,本試驗將從由河北瑞萊特生物科技有限公司獲得的樣品中分離能夠降解纖維素和木質(zhì)素的菌株,并對具有高效且降解能力強的菌株進(jìn)行分類學(xué)地位鑒定;同時,將篩選的降解能力強的木質(zhì)纖維素降解菌株與實驗室前期篩選到的纖維素降解菌株和木質(zhì)素降解菌株進(jìn)行組合,篩選高效降解玉米秸稈的微生物復(fù)合菌系,并對高效降解玉米秸稈的木質(zhì)纖維素降解菌復(fù)合菌系進(jìn)行發(fā)酵條件優(yōu)化;另外,對高效且降解能力強的木質(zhì)纖維素降解菌復(fù)合菌系處理的玉米秸稈結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。試驗結(jié)果如下:1、篩選出了5株降解纖維素的細(xì)菌,分別為菌株HDZK-DLCB1、菌株HDZK-DLCB2、菌株HDZK-DLCB4、菌株HDZK-DLCB8、菌株HDZK-DLCB9,其中,菌株HDZK-DLCB4和菌株HDZK-DLCB9具有高效降解纖維素的能力。結(jié)合菌株形態(tài)學(xué)、生理生化試驗和分子生物學(xué)鑒定結(jié)果,確定菌株HDZK-DLCB4為蠟樣芽胞桿菌(Bacillus cereus)、菌株HDZK-DLCB9為枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis);2、篩選出了1株降解木質(zhì)素能力強的真菌,為菌株HDZK-DLCF1。結(jié)合菌株形態(tài)學(xué)和分子生物學(xué)鑒定結(jié)果,確定菌株HDZK-DLCF1為小孢根霉(Rhizopus microsporus);3、發(fā)酵產(chǎn)酶試驗結(jié)果表明,菌株HDZK-DLCB4和菌株HDZK-DLCB9具有較強的產(chǎn)纖維素酶能力,菌株HDZK-DLCF1及實驗室保藏的菌株HDZK-DLCB5和菌株HDZK-DLCB12具有較強的產(chǎn)木質(zhì)素酶的能力;4、纖維素降解菌株HDZK-DLCB4、HDZK-DLCB9和實驗室保藏的纖維素降解菌株HDZK-BYTF620組成的纖維素降解菌復(fù)合菌系對玉米秸稈的降解效果高于其它纖維素降解菌復(fù)合菌系。木質(zhì)素降解菌株HDZK-DLCB5和菌株HDZK-DLCF1組成的復(fù)合菌系對玉米秸稈降解效果高于其它降解木質(zhì)素復(fù)合菌系;5、菌株HDZK-DLCB4、HDZK-DLCB5、HDZK-DLCB9、DHZK-DLCF1和HDZK-BYTF620組成的降解木質(zhì)纖維素復(fù)合菌系處理玉米秸稈14d后,玉米秸稈失重率為(29.83±0.37)%、纖維素降解率為(53.27±1.32)%、半纖維素降解率為(53.57±2.90)%、木質(zhì)素降解率為(30.73±2.41)%;6、確定了木質(zhì)纖維素降解菌復(fù)合菌系(菌株HDZK-DLCB4、HDZK-DLCB5、HDZK-DLCB9、DHZK-DLCF1和HDZK-BYTF620)的最佳發(fā)酵培養(yǎng)條件,即培養(yǎng)基初始pH 6.0、最適溫度為25℃、最佳接種量為2:1(v/m)、C/N為25:1,優(yōu)化后的玉米秸稈失重率、纖維素降解率、半纖維素降解率、木質(zhì)素降解率分別為(46.81±0.24)%、(67.79±1.52)%、(71.02±4.31)%、(57.20±3.3)%,比優(yōu)化前分別提高了16.98%、14.52%、17.45%、26.47%;7、木質(zhì)纖維素降解菌復(fù)合菌系處理玉米秸稈后,掃描電鏡觀察結(jié)果表明,玉米秸稈結(jié)構(gòu)完全被破壞;8、從木質(zhì)纖維素降解菌復(fù)合菌系處理玉米秸稈中分離出了對羥基苯甲酸、咖啡酸、香草酸、丁香酸、對香豆酸、阿魏酸等5種酚酸類物質(zhì),且含量顯著低于未處理組。本研究將對解決秸稈還田、提高土壤肥力和農(nóng)作物產(chǎn)量具有重要的現(xiàn)實意義和經(jīng)濟(jì)意義;同時,本研究也可解決環(huán)境污染,具有一定的社會和生態(tài)效益。
【學(xué)位單位】：黑龍江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：S182;S141.4
【部分圖文】：

第 1 章 前 言第 1 章 前 言及結(jié)構(gòu)秸稈近 7 億噸[1]。秸稈作為自然界中含量最豐富的、用途多等優(yōu)點，成為最具開發(fā)利用的能源物質(zhì)[，纖維素分子排列成纖維束，纖維束之間的空隙-1）[5]。~80%的成分為木質(zhì)纖維素[3,4]。因此，采取不同方助于秸稈的降解。

圖 1-2 纖維素分子結(jié)構(gòu).Fig. 1-2 Structure of cellulose.1.1.2 半纖維素半纖維素在植物細(xì)胞壁中呈現(xiàn)穩(wěn)定的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)[13,14]。不同作物中半纖維素的構(gòu)有所不同，禾本科作物中的半纖維素主要是聚阿拉伯糖基-4-O-甲基葡萄糖醛木糖，以 1,4-β-D-吡喃木糖作為主鏈[15,16]。闊葉林中半纖維素的主鏈為 1,4-β-D糖[17]。1.1.3 木質(zhì)素木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，按目前的科學(xué)技術(shù)手段難以對木質(zhì)素的完整結(jié)構(gòu)深入解。目前普遍認(rèn)同木質(zhì)素是由苯丙烷基單元通過醚鍵和碳碳鍵連接而成的具有狀空間結(jié)構(gòu)的高分子芳香族化合物。不同種類的植物中所含木質(zhì)素素種類不同，木質(zhì)素一般包括 3 種單體結(jié)構(gòu)（

猥噙局仕廝刂?jǐn)S嗖煌嗑噙局仕匾話惆闥?3 種單體結(jié)構(gòu)（圖1-3）：愈創(chuàng)木基丙烷單元、紫丁香基丙烷單元、對羥基苯丙烷單元[18,19]。各單體的結(jié)合形式以醚鍵為主，可以分為β-O-4，β-5，β-1 等。木質(zhì)素結(jié)構(gòu)中的大量羥基與水形成氫鍵，增加了在水中的溶解性[20]。由于木質(zhì)素難以被降解，使得木質(zhì)素成為保護(hù)外界微生物進(jìn)入里層的屏障，所以秸稈的長期降解受木質(zhì)素降解率的制約[21]。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 吳昊;宋向陽;吳文浩;歐陽嘉;勇強;;里氏木霉與米根霉混合固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)纖維素酶[J];生物加工過程;2014年06期

2 尚婷婷;李全宏;鄧尚貴;;高效降解纖維素菌系的篩選分離及復(fù)合菌系的構(gòu)建[J];中國農(nóng)學(xué)通報;2014年31期

3 yそ鴆

本文編號：2808645