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。     

秸秆发酵液对玉米种子萌发及幼苗生长特性的影响

为了探究秸秆还田配施腐熟剂对玉米幼苗的影响,以40 g/L、50 g/L、60 g/L和70 g/L玉米秸秆-土壤浸出液自然发酵及腐熟剂发酵液为试材,用滤纸培养、盆栽法和常规方法测定种子发芽率、幼苗根长、根数、株高、幼苗鲜重、游离脯氨酸和丙二醛含量。结果表明,随发酵液浓度的增加,种子发芽率、根长、根数、根系鲜重、株高、叶片鲜重均先增加后降低的趋势;相同浓度腐熟剂发酵液的上述指标值均大于自然发酵液;其中50 g/L自然发酵和60 g/L腐熟剂发酵液种子发芽率较高;腐熟剂发酵液显著增加幼苗根长;50 g/L腐熟剂发酵液极显著增加根数;各处理对幼苗根鲜重、叶片鲜重和株高无显著影响。50 g/L自然发酵液、60 g/L腐熟剂发酵液根系和叶片游离脯氨酸及丙二醛含量与土壤浸出液无显著差异;总体看,50 g/L自然发酵及60 g/L腐熟剂发酵液对玉米幼苗生长有显著促进作用。玉米秸秆配施腐熟剂发酵可减弱其化感作用,秸秆还田配施腐熟剂时可适当增加秸秆还田量。     

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。     

秸秆降解菌对秸秆降解率、土壤理化性质及酶活性的影响

为了解决北方低温地区秸秆难以降解的问题,应用秸秆降解菌剂对秸秆进行快速分解,起到有效利用秸秆资源和提高土壤肥力的作用。通过模拟秸秆还田的培养试验和室内分析相结合的方法,研究对比了3种不同秸秆降解菌在不同培养阶段对玉米秸秆的降解效果以及对土壤理化性质和酶活性的影响。结果表明,添加降解菌能够加快秸秆降解,尤其是施加混合菌剂的处理,在培养100 d时降解率达到了86%,明显高于无菌处理;同时,施入秸秆降解菌显著提高了土壤酶活性,其中脲酶活性的提高最为明显,在培养末期,低温菌剂、常温菌剂和混合菌剂处理的土壤脲酶活性分别是培养初期的1. 2,1. 3,1. 7倍;随着培养时间的延长,过氧化氢酶、转化酶、酸性磷酸酶和纤维素酶的活性均有不同程度的提高,且各个处理的酶活性均显著高于空白对照CK和无菌对照S;各个处理中土壤碱解氮、速效磷、有机质、速效钾、硝态氮、铵态氮含量和pH值随着培养天数的增加均呈现出稳定上升趋势。因此,低温条件下秸秆还田配施降解菌可以明显提高玉米秸秆降解率、改善土壤理化性质和酶活性。     

低丘红壤旱地花生秸秆室内腐熟技术研究

为了研究红壤旱地花生秸秆腐熟技术,以秸秆失重率为指标,通过单因素室内模拟腐熟考察了低丘红壤旱地花生秸秆室内腐熟条件。以秸秆失重率、颜色、C/N、纤维素酶活性为指标,以腐秆剂A和B为对象,探讨腐秆剂对秸秆腐熟的影响。结果表明：花生秸秆室内模拟腐熟所需水分、尿素、生石灰、腐秆剂与秸秆干重的比例分别为425:100、0.6:100、0.25:100、0.13:100。添加腐秆剂可以明显促进花生秸秆的腐解,与CK相比,腐熟30天后,添加腐秆剂的处理A、B的秸秆失重率分别提高20.1%、15.0%;秸秆C/N分别降低6.0%、5.1%;纤维素酶活性分别提高120.0%、95.5%。研究的结果还显示：秸秆失重率与纤维素酶活性以及秸秆的C/N都呈显著线性相关,纤维素酶活性随秸秆失重率增大而增大,C/N随秸秆失重率增大而减小。     

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。     

低温秸秆降解菌的研究进展

秸秆原位还田是提高秸秆的综合利用率、培肥改土、提高土壤肥力的有效方法之一,已经成为持续农业和生态农业的重要内容,具有十分重要的作用。但是秸秆进入土壤之后,腐解缓慢,很难得到广泛的推广,因此通过开发秸秆降解菌加快秸秆纤维素的降解速度提高秸秆腐解效率成为秸秆还田技术的关键。本文对低温微生物、低温秸秆降解菌、以及施加菌剂对土壤养分、土壤酶活及微生物多样性的影响的研究现状进行了概述。     

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。     

纤维素产氢菌的分离及不同秸秆处理方法的研究

为了增强生物方法对秸秆的利用能力,将秸秆较好地转化成氢能,本试验利用改良的Hungate厌氧滚管法及滤纸崩解法,从已得菌系JYB中,筛选得到1株能较好地降解纤维素产氢的细菌,并利用水热法、汽爆法等6种方法对秸秆进行预处理,以增强秸秆的产氢效果。结果表明：筛选得到菌株JYB-13,该菌可利用大量碳源产氢,产氢的最适条件为35℃,pH值8.5。对秸秆进行预处理,由产氢效果得知,该菌对2%硫酸处理后的秸秆降解效果最好,秸秆的降解率为53.1%,氢气含量达到37.2%。分析发酵前后秸秆的成分,可知该菌可以较好地利用纤维素和半纤维素,对木质素利用较少。     

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%。     

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。     

降解稻草纤维素真菌的初步研究

从自然腐烂的稻草秸秆中分离筛选出126霉菌菌株,并从中筛选出10株降解稻草秸秆能力较好的菌株。其中以A242,A251降解秸秆纤维素能力较强;A321,B311降解秸秆半纤维素能力较强。A242,B311菌株的稻草粉发酵降解液中还原糖质量分数分别达到94.104 4,90.627 4 mg/g稻草粉;A321,B321菌株的稻草粉发酵降解液中木糖质量分数分别达到11.821 0,12.121 9 mg/g稻草粉。可综合其各自发酵的优势,将其作为初始菌株进行进一步的优化。     

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。     

温度因子对阿魏菇菌丝抗氧化酶活性的影响

以阿魏菇(NB-1)为液体发酵菌种,25℃培养4 d,5、10、15、20、25℃(对照)处理1.5 d,再于25℃培养2 d,测定菌丝体中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)的活性。结果表明:在低温诱导下,阿魏菇存在着应答反应,随着诱导温度的降低,SOD活性先下降后上升并最终接近于对照水平,CAT活性虽然变化不稳定,但是一直高于对照,阿魏菇凭借较高的SOD和CAT活性使活性氧处于相对较低的水平来抵御低温伤害,可以较好地保护机体少受过氧化氢和活性氧所造成的伤害。     

好食脉孢菌和红酵母协同发酵秸秆产类胡萝卜素的研究

以好食脉孢菌和红酵母为发酵菌种,通过固态发酵玉米秸秆生产类胡萝卜素。将类胡萝卜素产量作为发酵指标,通过对培养基含水量、培养基初始pH值、氮源添加量、碳源添加量、无机盐添加量、培养基装量的单因素试验和正交试验确定最优培养基条件:秸秆用量10 g,干豆渣(氮源)用量3 g,麸皮(碳源)用量4 g,MgSO4添加量0.4%(与秸秆量比W/W),pH值约为5.5,培养基含水量为60%,培养基装量为12.5 g/250 mL,最佳发酵条件为接种量20%(好食脉孢菌∶红酵母=1∶1),培养温度28℃,培养时间96 h。通过优化后的类胡萝卜素产量为224.75μg/g。     

一株纤维素酶产生菌的产酶条件优化

为了提高黑曲霉菌No.Q9(Aspergillus niger)的纤维素酶活力,应用于纤维素资源的降解研究。利用单因素实验和正交实验筛选碳氮源,优化培养基主要成分和发酵条件。结果表明菌株Q9的最适碳源为麦秸粉与麦麸,最适氮源为硫酸铵;最适培养基为：麦秸粉2%,麦麸1.5%,硫酸铵1.2%,pH 5.5;最适发酵条件为：接种量5%,培养温度30℃,摇床转速170 r/min,发酵时间3天。以上述条件发酵,菌株Q9的羧甲基纤维素酶活力达到165.21 U/mL,比优化前的123.79 U/mL提高了33.46%。菌株Q9的羧甲基纤维素酶活力较高,可以通过诱变等实验手段来进一步提高其酶活力。