应用正交设计优选秸秆降解菌组合

为了探索利用正交设计筛选秸秆降解菌组合的方法,优选产纤维素酶和木质素酶的秸秆降解菌的组合。利用正交设计以玉米秸秆粉为发酵底物,检测分析不同组合的降解率及酶活;采用平板拮抗试验测定组合内菌株间的拮抗作用,检测筛选的效果。结果表明,降解菌不同组合之间玉米秸秆降解率存在着极显著的差异。筛选出最佳组合为A1B3C1D4E1F2G1,即接种量F-11为1 mL,XX-10为2.0 mL,G-09为1.0 mL,降解率超过对照10%以上。部分降解菌菌株之间存在一定的拮抗作用,秸秆降解率与组合内降解菌株的组成有关。正交试验设计是筛选秸秆降解菌最佳组合的一种有效方法,筛选出的降解菌最佳组合秸秆降解能力强,具有较好的开发利用价值。     

耐高温木质纤维素降解菌株的分离筛选、鉴定及降解工艺的研究

本研究旨在筛选出在高温条件下具有较强木质纤维素降解酶活性的细菌菌株,探究其降解秸秆木质纤维素的特性。从太白山林区温泉采集土壤样品并在高温条件下进行富集培养,利用脱色圈试验和比色法筛选出目标菌株,通过形态观察和16S rDNA序列分析鉴定菌株种类。对高温富集初筛所得菌株的纤维素酶、漆酶、木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶活性进行测定。菌株X-08的纤维素酶活为0.02872 U/mL,菌株M-17的MnP、LiP和Lac酶活分别为51 U/mL、672 U/mL和192 U/mL。鉴定出菌株X-08为Anoxybacillus rupiensis,M-17为Geobacillus thermocatenulatus。采用双菌降解玉米秸秆,20天后木质素和纤维素的降解率分别达到24.51%和20.47%。研究结果为农业废弃物生物降解提供了新的细菌菌种资源,并为秸秆中木质纤维素的降解处理方法提供了新的思路。     

一株纤维素降解菌的筛选与鉴定

为了解决玉米秸秆降解率低下问题,本研究从以氨基酸尾液为氮源的自然发酵堆肥中筛选稳定的纤维素降解菌,为制备高效的秸秆腐熟剂奠定基础。采用刚果红染色法进行初筛、采用纤维素酶活测定及玉米秸秆降解率测定来进行复筛,并通过形态学及分子生物学方法对高效降解菌株进行鉴定。结果表明筛选得到一株高效降解纤维素的菌株SC2,其滤纸酶活、内切葡聚糖酶活、外切葡聚糖酶活和β-葡聚糖苷酶活分别为17.70、58.97、16.85和79.26 U/mL,对玉米秸秆的降解率达到33.07%,根据其菌落特征、产孢结构、孢子形态及ITS序列鉴定SC2为黑曲霉(Aspergillus niger)。菌株SC2具有较好的纤维素降解能力,能够有效的促进秸秆的降解,可以用于制备玉米秸秆腐熟剂。     

低温秸秆降解真菌的筛选及在秸秆还田中的应用

旨在针对黄淮海北部小麦-玉米一年两熟区的气候特点,进行低温秸秆降解真菌的筛选及其应用效果研究。以纤维素钠-刚果红培养基、秸秆液体培养基为筛选培养基,在16℃培养温度下进行秸秆降解真菌的筛选;采用形态学和分子生物学相结合的方法进行菌株鉴定;用沙袋法和田间小区试验法测定菌株的秸秆降解能力。筛选获得一株低温秸秆降解真菌SDF-31,该菌株为长枝木霉(Trichoderma longibrachiatum)。该菌株接种15天时和45天时的秸秆降解率分别为43.89%和56.73%,显著高于常温秸秆降解菌剂和空白对照。SDF-31处理的秸秆原有纤维结构高度破环、产生大量纤维碎片,且土壤全氮、碱解氮、有效磷、速效钾等指标都显著高于常温降解菌剂和空白对照,其中速效钾和碱解氮的含量分别比常温秸秆降解菌剂提高17.00%和5.12%,比空白对照分别提高25.53%和15.09%。筛选获得一株具有低温秸秆降解作用的长枝木霉(T. longibrachiatum) SDF-31,为黄淮海北部秋冬季节玉米秸秆还田提供菌株资源。     

适应玉米秸秆还田的小麦根病拮抗细菌的筛选

本试验通过平板对峙培养法从玉米秸秆还田土中筛选得到对小麦全蚀病、小麦根腐病、小麦纹枯病都有防效的拮抗细菌19株,抑菌率在41.57%—93.36%之间,结合其对玉米秸秆性降解性能,发现菌株F1514即对小麦根病具有较强的拮抗作用,又对玉米秸秆具有一定的分解能力和适应性。菌株F1514对小麦全蚀病菌、小麦根腐病菌和小麦纹枯病菌的的抑菌率分别为92.92%、90.81%、63.26%;在测定时间内其对粗纤维降解率的为10.92%。经初步鉴定,该菌株为芽孢杆菌属( Bacillus.sp)。     

无机营养元素对小麦秸秆降解菌降解效果的影响

为了研究不同无机营养元素对秸秆降解菌株降解效果的影响,对8种大量元素和微量元素的无机盐进行单因素、多因素组合摇瓶试验,以确定2种降解菌降解小麦秸秆的最佳无机营养条件,并进一步对其在不同pH和时间内的降解效果进行探究。结果表明：菌株DG75B的最佳无机营养元素及用量为Ca 0.005%、Mg 0.015%、Mn 0.0005%、Fe 0.0005%、Mo 0.0005%,在最佳无机营养条件培养下,接种处理5天小麦秸秆失重率达到40.59%,比对照CK高10.29%,最适降解秸秆的pH 6~7左右。菌株LYZ22的最佳无机营养及用量为Ca 0.01%、Mg 0.03%,最适pH 6左右,摇瓶条件下,秸秆失重率及其各组分变化均为先缓慢后加速,在40天内处理TE_strain全秸秆失重率达到43.19%,比T_strain提高了16.07%,秸秆纤维素、半纤维素和木质素降解率分别是43.18%、54.77%、22.96%,与T_strain相比分别提高了17.29%、15.36%、11.28%。盆钵条件下,秸秆失重率及其各组分变化为先快后慢,60天内TE_strain全秸秆失重率为48.48%,比T_strain提高21.88%,秸秆纤维素、半纤维素和木质素降解率分别是48.27%、51.41%、13.83%,与T_strain相比分别提高了17.95%、26.52%、15.81%。     

食用菌共培养选择性降解稻壳木质素研究

通过对食用菌菌株进行变色圈试验和稻壳降解试验,筛选出2株选择性降解木质素的理想菌株P4(平菇四季大白)和X2206(香菇2206)。拮抗反应试验表明,这2株菌无拮抗反应,可共同培养。经正交试验分析,确定菌联合降解稻壳木质素的最佳选择性条件:CaCl2和(NH4)2SO4的质量分数分别为0.048%和0.18%,吐温80的质量分数为0.05%。     

玉米秸秆纤维素降解菌的分离纯化与产酶工艺优化

从富含腐烂玉米秸秆的土壤中分离筛选到1株能降解纤维素的细菌K01,经形态观察和16S rDNA序列分析,初步鉴定该菌属于美洲爱文氏菌。对该菌产酶条件进行优化,结果表明在接种种龄24 h,培养液初始pH值7,接种量3%,培养时间48 h的优化条件下,酶活力达1.58 IU/mL。该菌株对玉米秸秆降解效果较好,优化条件下7 d降解率达56.1%。     

高效纤维素降解菌短小芽孢杆菌（Bacillus pumilus）T-7的筛选、鉴定及降解能力的研究

为了得到一株具有降解纤维素性能的产芽孢菌株,采用加热富集芽孢菌及刚果红脱色圈的初筛方法,从菜地土壤、动物粪便、青贮饲料等样品中分离筛选出41株能够降解纤维素的产芽孢细菌。对初筛菌株发酵培养,测定发酵液透明圈直径及纤维素酶活力,菌株T-7具有显著的降解能力,纤维素酶活力达1678.89U/mL。通过形态观察鉴定、生理生化实验和16SrDNA序列分析对其进行种属鉴定,鉴定T-7菌株为短小芽孢杆菌（Bacillus pumilus）。研究了供试菌株T-7的降解工艺,获得了菌株发挥最大降解特性所需的最佳培养条件。结果表明,将菌株T-7以10亿活菌/1Kg的接种量接入玉米秸秆,并且添加辅助碳氮源2%蔗糖+2%尿素时,在发酵8天后对秸秆中纤维素的降解率达40.34%。研究结果为纤维素的生物降解发掘了新的菌种资源,并为秸秆的大规模降解利用奠定了基础。     

粗糙脉孢菌NC-3菌株对水稻秸秆降解的影响

为了明确粗糙脉孢菌NC-3菌株在水稻秸秆还田上的应用潜力，采用室内培养和盆栽试验相结合的方法，分析NC-3菌株在水稻秸秆上的定殖，对水稻秸秆降解，纤维素、半纤维素、木质素、总酚酸含量以及油菜发芽率和成苗率的影响。结果表明，NC-3菌株能在灭菌的水稻秸秆上迅速定殖(72 h长满菌丝和孢子)。相比无菌水，培养7,14,21 d, NC-3菌株处理的水稻秸秆降解率分别提高2.3,7.3,3.2百分点；秸秆纤维素、木质素以及总酚酸含量分别下降2.0,10.7,10.4百分点，0.7,0.9,1.3百分点和7.6%,6.9%,6.4%。NC-3菌株对水稻秸秆、纤维素、木质素和总酚酸的降解作用主要发生在培养的前14 d(0～14 d),对半纤维素的降解作用在培养14 d后逐渐增强。添加水稻秸秆会显著降低油菜发芽率和成苗率，且随秸秆用量的增加抑制作用增强，但接种NC-3菌株能显著提高油菜发芽率和成苗率(相比无菌水，分别提高3.3,9.7百分点)。总之，接种脉孢菌NC-3菌株能有效加快水稻秸秆降解和酚酸类物质转化，可有效提高油菜发芽率和成苗率。     

高效玉米秸秆降解菌复合系的构建

依据秸秆降解所需的酶系及微生物之间的协调性,通过增加菌种多样性,实现秸秆降解菌剂的高效稳定;首先采用驯化和分离纯化的方法,得到不同的天然菌群和单菌株,然后将其进行有效的组配和限制性继代培养,以构建秸秆降解复合菌剂。结果表明,通过单菌种组配,得到由纤维素降解菌Y11-4和X2、木质素降解菌L3、酵母菌J6组成的秸秆降解率最高的菌种组合:Y11-4+X2+L3+J6。以秸秆为唯一碳源进行限制性继代培养,依据pH恒定,得到5种分别来自腐烂秸秆、森林土、菜园土、竹林土及麦田土的驯化系。通过菌系组配,得到了一个来源于森林土、竹林土和腐烂秸秆的驯化系组合,其秸秆降解率为38.3%。进一步将驯化系组合与单菌株组合复配并限制性继代培养,得到的秸秆降解复合菌剂在14天内秸秆降解率达到45.7%。结果表明,通过增加菌种多样性和继代培养构建秸秆降解复合菌剂是行之有效的方法。     

5株纤维菌属菌株的分离、鉴定及产酶活性研究

旨在将贵州的玉米秸秆生物质资源通过微生物降解还田,应用到烤烟轮作生产上。以植烟土壤为材料,采用刚果红染色法以及CMCase活性测定进行菌株的筛选,通过失重法测定秸秆降解率。实验共获得44株分解纤维素菌株;初筛获得20株纤维素分解菌。选择D/d较大的5株菌株,通过拮抗实验共获得复合菌剂10株。5株高效纤维素分解菌初步鉴定为Cellulosimicrobium cellulans与Cellulosimicrobium funkei（同源性都达100%）;通过CMCase活性测定,复合菌剂酶活高于单一菌剂,选择酶活高(314.39 U/mL)且作用时间短（5天）的菌剂进行秸秆降解实验,25天降解率达53.35%,是对照的1.87倍。因此,5株菌株可作为贵州烟区玉米秸秆还田的潜在开发菌种,这对于资源有效利用、环境友好和植烟土壤连作障碍改良具有重要意义。     

秸秆降解菌系的筛选及其对酸碱度的响应

为给冷凉地区秸秆还田提供菌株资源,以常年处于低温环境的土壤与富含纤维素的腐烂物为菌源,以富集、继代培养方法筛选秸秆降解菌系和生产中主推的秸秆腐熟剂为试材,在15℃和20℃,pH 4.5、5.5、6.5、7.5、8.5、9.5条件下发酵秸秆,每隔24 h测定发酵液OD₆₀₀值,发酵15天测定滤纸酶、纤维素酶活性和秸秆降解率,探讨其对玉米秸秆的降解效果。结果表明,继代培养5~6代菌系分解纤维素的速度加快;15℃ 2种试材不同pH发酵液OD₆₀₀值第6天达到峰值,最高峰值均在pH 7.5;20℃ 2种试材不同pH发酵液OD₆₀₀值第7天达到峰值,秸秆降解菌系8号最高峰值为pH 8.5,秸秆腐熟剂最高峰值为pH 5.5。15℃ pH 8.5秸秆降解菌系8号滤纸酶活性显著高于秸秆腐熟剂;pH 7.5秸秆降解菌系8号纤维素酶活性显著高于秸秆腐熟剂;而秸秆腐熟剂纤维素酶活性在20℃ pH 4.5时高于秸秆降解菌系8号。15℃和20℃条件下,秸秆降解菌系8号pH 7.5秸秆降解率高,而秸秆腐熟剂为pH 4.5和pH 5.5秸秆降解率高;相同发酵条件下,秸秆降解菌系8号秸秆降解率显著高于秸秆腐熟剂。秸秆降解菌系8号降解秸秆适宜条件为中低温中性偏碱性,而秸秆腐熟剂为中温偏酸性。     

麦秸覆盖对夏玉米生长发育及产量的影响

据１９９２－１９９３年大田试验结果，分析了不同时期麦秸覆盖对夏玉米生和发育和产量的影响，结果表明，麦秸覆盖后对夏玉米的产量有一定的影响，在１９９２年的降雨年型下，麦秸覆盖对夏玉米的产量有提高作用，在１９９３年的降雨条件下，麦秸覆盖数量在不超过９．０ｔ／ｈｍ＾２时对夏玉米的产量有提高作用，超过时则出现夏玉米产量低。从大田试验中采集的麦秸样品的水提液发芽试验中得出，麦秸中水溶性毒素物质随着降雨淋入土壤     

小麦秸秆还田对玉米生长发育及产量的影响初探

研究田间条件下,小麦秸秆全量还田对下茬作物玉米生长发育及产量的影响,以期为实现科学合理的秸秆还田农艺措施提供科学依据。试验设正常施肥、不施肥,不浇水、浇2次透水条件下全量、2倍量和无小麦秸秆还田,共8个处理。通过田间试验,研究小麦秸秆还田对玉米幼苗生长和成熟期生物学与经济性状的影响试验,测定了玉米的出苗率、根系2次活力、生物学性状。结果显示,在水肥充足、小麦秸秆全量还田条件下,玉米幼苗的生长状况明显优于无小麦秸秆还田和2倍量还田的玉米幼苗,小麦秸秆还田的有无与多少都会对玉米幼苗的生长产生一定的影响;随着时间的推移,小麦秸秆对玉米幼苗生长的影响减弱,各处理间差异不显著,玉米长势均良好。玉米成熟期考种结果表明,2倍量小麦秸秆还田浇2次透水的处理较对照1增产2861.95 kg/hm²,增长率达68%;全量小麦秸秆还田浇2次透水的处理较对照1增产2567.34 kg/hm²,增长率达61%;而仅浇2次透水无小麦秸秆还田的对照2较对照1增产2525.25 kg/hm²,增长率为60%。可见,通过农艺措施调节,能减轻过量秸秆的负效应,降低秸秆还田对下茬作物的不良影响,从而提高农作物的产量和品质,正常施肥条件浇2次透水的小麦秸秆全量还田处理有显著增产效果。     

2种还田模式下小麦秸秆腐解菌剂应用效果研究

为了研究2种不同还田模式下秸秆腐解菌剂的应用效果,选取北京大兴小麦—玉米常年轮作田当季小麦秸秆,使用自行研制秸秆腐解菌剂,考察了覆盖还田和翻压还田2种还田方式下,不同秸秆腐解菌剂对秸秆各组分的影响,并进一步分析了原位生物腐解还田小麦秸秆对土壤活性有机碳的影响。结果表明：翻压还田4周后,接种不同菌剂小麦秸秆纤维素降解速率为BW2≈BW3>BW1,分别比对照提高24.95%、24.57%、2.10%;翻压还田6周后,接种不同菌剂秸秆半纤维素降解速率为BW2>BW3>BW1,与对照相比分别提高12.67%、8.80%、1.47%。覆盖还田方式下,秸秆纤维素降解较翻压还田缓慢,还田4周小麦秸秆纤维素降解率为BW2>BW3>BW1,分别比对照提高26.52%、24.01%、21.02%;半纤维素在还田6周后降解明显,BW2>BW3>BW1,与对照相比分别提高22.90%、20.00%、9.32%。在2种还田方式中,腐解菌剂对小麦秸秆木质素降解能力有限,3种菌剂腐解效果差别不大。在秸秆翻压还田过程中复合菌剂BW2提升土壤活性有机碳含量最快,提升了54.09%;而在覆盖还田中复合菌剂BW3提升土壤活性有机碳较快,提升了34.58%。复合菌剂BW2和BW3在2种不同的还田模式下均能高效快速的降解秸秆,其中翻压还田模式比覆盖还田模式秸秆降解效果更好,并能显著提高土壤活性有机碳含量。