本文關(guān)鍵詞：分解木質(zhì)纖維素復合菌系的形成機理及應用

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【摘要】：化石能源的過度使用導致全球氣候變暖,生態(tài)系統(tǒng)惡化以及全國大面積的霧霾,面對著能源安全和環(huán)境污染的雙重壓力,生物質(zhì)越來越受到人們的關(guān)注。秸稈資源的焚燒等不當處理正帶來環(huán)境污染和資源浪費。復合菌系具有高效分解木質(zhì)纖維素類物質(zhì)的能力。對復合菌系的深入研究,為利用秸稈等纖維素類資源提供理論支持。本研究以進一步探明復合菌系形成機理,揭示限制性培養(yǎng)中"外淘汰"、"酸堿組配"原理為目標展開實驗,得到如下結(jié)果:1.以不同發(fā)酵階段堆肥為菌源,水稻秸稈為底物,經(jīng)限制性培養(yǎng)篩選了多個復合菌系,發(fā)現(xiàn)堆肥菌源腐熟期篩選獲得的復合菌系A2、A3和高溫期篩選的復合菌系B1、B3菌群結(jié)構(gòu)雖不同,都有較好的秸稈分解能力。2.發(fā)現(xiàn)限制性培養(yǎng)過程微生物變化符合"外淘汰"規(guī)律,也有隨機性過程。經(jīng)限制性培養(yǎng)后,不同堆肥菌源微生物菌群結(jié)構(gòu)差異明顯,淘汰了較多與纖維素分解相關(guān)性低的微生物。限制性培養(yǎng)過程中菌群結(jié)構(gòu)一直處于變化的狀態(tài),隨機性過程增加。相同菌源相同培養(yǎng)條件下的A1秸稈降解率顯著低于平行A2和A3,3天時pH高于A2、A3。3.將pH下降緩慢和回升緩慢的培養(yǎng)菌群進行"酸堿組配",組配前,以產(chǎn)堿桿菌為代表輔助菌在A1中處于優(yōu)勢,數(shù)量比例高達67.06%時,可能分解木質(zhì)纖維素的菌株豐度比例很低,秸稈減重率低,pH下降緩慢;輔助菌豐度比例較低、可能分解木質(zhì)纖維素的菌株豐度比例較高的A3、B3,秸稈減重率高,pH較低,回升到微堿性較慢。組配后,種類和豐度改變,分解菌和輔助菌數(shù)量比例調(diào)整,復合菌系保持較高的秸稈減重率,pH變化符合已穩(wěn)定復合菌系的規(guī)律。"酸堿組配"有利于獲得穩(wěn)定復合菌系。4.利用高通量測序技術(shù)研究了高溫、中溫條件和水稻秸稈、小麥秸稈為底物篩選的復合菌系ADC6,MC1,WSD5,WDC2和XDC2的菌群結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)5個復合菌系中普遍存在古菌;菌群組成可能受到篩選溫度、底物的影響,其中中溫復合菌系WSD5和XDC2微生物的多樣性大于高溫復合菌系ADC6,MC1和WDC2。5.利用分解木質(zhì)纖維素復合菌系的性質(zhì)特點,探索其在沼氣厭氧發(fā)酵中的應用,結(jié)果:1)利用復合菌系分解能力強,菌群較穩(wěn)定的特點,預處理攜帶大量雜菌的腐敗青貯玉米秸稈。經(jīng)過MC1預處理5天,腐敗青貯玉米秸稈厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣率提高了 74.7%,MC1內(nèi)關(guān)鍵菌株的數(shù)量比例保持較穩(wěn)定。2)利用產(chǎn)甲烷菌在復合菌系MC1中生長的特點,探索制作操作簡單、培養(yǎng)成本低的生物添加劑,添加到高有機負荷、高揮發(fā)性有機酸積累的厭氧發(fā)酵體系中,提高了 11.75%到24.78%的產(chǎn)氣量,利于系統(tǒng)的恢復。
【學位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：Q939.9;S216

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本文編號：1264519