高温秸秆降解菌的筛选及其纤维素酶活性研究

筛选能在高温（55~75℃）好氧堆肥中高效降解纤维素的菌株，并评估其降解秸秆的能力与产纤维素酶的热稳定性。从高温期堆肥中采样，以水稻秸秆粉为唯一碳源，通过55、65℃和75℃连续高温传代驯化并分离筛选耐高温菌，结合水解圈和水稻秸秆崩解试验筛选不同高温下高效降解秸秆的目标菌株，采用16S rRNA测序和系统发育分析鉴定目标菌株分类地位，通过分析目标菌株纤维素降解相关酶在50~90℃之间的热稳定性，解析其高温适应性机制，评价其在实际生产中的应用潜力。高温驯化分离得到13株耐高温降解菌，其中B-5、B-6、B-7和B-11的纤维素和秸秆降解能力较强，而只有B-7和B-11在55~65℃和75℃具有高效降解水稻秸秆的能力，将其认定为目标菌株。系统发育分析表明B-7和B-11菌株与芽孢杆菌科高度相似，分别命名为短小芽孢杆菌B-7和嗜热脂肪芽孢杆菌B-11。酶活热稳定性分析发现B-7和B-11各纤维素酶活性在50~90℃之间先升高后降低，其最适温度范围不同，分别为55~65℃和70~80℃，其中B-11在85℃时的相对酶活仍高于60%。研究表明，菌株B-7和B-11是耐高温高效秸秆降解菌，其具有不同高温偏好性，纤维素酶热稳定性强，在秸秆高温好氧堆肥中具有潜在的应用前景。     

基于卷积神经网络的堆肥腐熟度预测

【目的】目前堆肥腐熟度主要采用复杂的化学、生物学方法进行判断,操作繁琐且效率低。卷积神经网络 (convolutional neural network,CNN) 模拟人类视觉,既可保留堆肥图像的颜色信息,也提取了轮廓、线条、粒度等更加具有代表性的特征,从而避免了因光照条件不同对堆肥腐熟度预测识别效果的影响。本文提出了通过堆肥图像判断堆肥腐熟度的方法,构建基于卷积神经网络的堆肥腐熟度预测模型,并验证了该模型进行堆肥腐熟度判断的准确度。【方法】供试堆肥样本采集自江苏、山东、浙江三省,堆肥原料分别为秸秆、尾菜和畜禽粪便,堆肥周期依次为50 d、45 d和60 d。在厂棚内的堆肥槽中,用海康威视摄像头 (型号为C3W,焦段为广角,焦距2.8 mm,清晰度1080 p,夜间自动补光,摄像头距堆肥表面约1 m) 拍摄不同腐熟时期的堆肥图像,图像格式为JPEG。分别取三种不同原料的堆肥图像样本构成三组图像数据集,将三种原料的图像按照尾菜∶秸秆∶畜禽粪便原料1∶1∶1构成第四组图像数据集。每组数据集中,80%的图像数据用于训练基于卷积神经网络模型,并建立预测模型参数。剩余20%的图像用于测试,验证模型的腐熟度预测效果。【结果】搭建的堆肥腐熟度预测模型由输入层、3层卷积层、3层池化层、2层全连接层和输出层构成。构建的腐熟度预测模型在秸秆、尾菜、畜禽粪便及三者堆肥混合图像数据集上的腐熟度预测平均准确率分别为98.7%、98.7%、98.8%和98.2%。与几种经典高效的图像特征提取、分类方法相比,较每个数据集上最优经典算法的平均准确率提升了3～14个百分点。通过CNN方法判断堆肥腐熟度,纹理特征比颜色特征更加有效。【结论】采用卷积神经网络的堆肥腐熟度预测模型能够提取堆肥图像外观特征,实现在可见光条件下直接通过堆肥图像准确、快速地识别堆肥腐熟度,可为堆肥企业生产实践提供指导。     

适应玉米的溶磷细菌筛选及其对玉米生长的影响

从石灰性土壤中分离获得4株高效溶磷细菌X5、X6、Z4和Z8,研究其生物学特征,探索其单独及复合的溶磷促生潜能。研究发现菌株X5、X6、Z4和Z8均可以利用玉米根系分泌物作碳源生长。菌株X6和Z4均能产生吲哚乙酸(IAA)和铁载体,菌株Z8可产生IAA不产生铁载体,菌株X5可产生铁载体不产生IAA。盆栽试验结果表明,接种单一溶磷菌及4株菌复合处理均可促进玉米生长,但复合菌群的溶磷促生效果显著高于单一菌株。通过16S r RNA基因序列分析研究菌株的分类地位,初步鉴定X5、X6、Z4、Z8分别为荧光假单孢菌(Pseudomonas fluorescens)、草假单胞菌(Pseudomonas poae)、巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。     

生物质炭载体联合有益菌防控番茄土传青枯病的效果研究

土传青枯病是由青枯菌（Ralstonia solanacearum）引起的一种细菌性病害。根际有益细菌在青枯病的防控中发挥着重要作用,其在根际有效定殖是发挥生防作用的前提。以玉米秸秆、木块（松木）和稻壳为原料制成的3种生物质炭为有益菌Bacillus amyloliquefaciens T-5的载体,探究生物质炭对有益菌防控番茄土传青枯病效果的影响,并利用室内模拟试验探究生物质炭对青枯菌的吸附、固持以及对根系分泌物的吸附作用,旨在阐述施用生物质炭提升有益菌T-5抑制病原青枯菌能力的可能机制。温室试验结果表明：单独施用3种生物质炭均显著降低青枯病的发病率和根际青枯菌的数量,其中具有高比表面积的木块生物质炭的防控效率达到60.56%。3种生物质炭作为有益菌T-5的载体均能够显著提升有益菌T-5的根际定殖数量及其防病效率,其中木块生物质炭的提升效果最好。与仅接种青枯菌的对照相比,木块生物质炭与有益菌T-5组合处理的根际青枯菌数量降幅达97.42%;与单独有益菌T-5处理相比,有益菌T-5以木块生物质炭为载体使其根际定殖数量提高了5.71倍。进一步研究发现,木块生物质炭能够有效吸附青枯菌,吸附...     

不同裂解温度对梨树枝条生物炭理化性质的影响

[目的]本文旨在研究梨树枝条在不同温度下裂解所得生物炭的理化性质差异,确定适宜的制备生物炭温度范围,为梨树修剪枝条资源化利用提供新的途径。[方法]以粉碎梨树枝条为原料,在惰性气体包围下,在不同裂解温度(300～900℃)下制备生物炭,研究不同裂解温度对生物炭理化性质的影响。[结果]裂解温度由300℃上升到900℃,生物炭产率由61%显著降低到24%(P0.05),p H值由7.3显著上升到11.7(P0.05),生物炭中碳含量增加而氮含量显著降低,钾、钙、镁、硼、铁、铜等元素含量均先升高后保持稳定;阳离子交换量随温度的升高先显著下降后保持稳定。红外光谱分析表明随着裂解温度的升高,枝条内O—H和C—H键断裂,形成难降解的芳香烃类物质;扫描电镜分析表明生物炭孔隙度随着裂解温度升高而增加,温度越高,孔数量越多,比表面积越大,700℃下制备的生物炭比表面积相比300℃增加了50%;同时,比表面积及孔体积也随温度的升高而增加,吸附性增强。[结论]制备枝条生物炭时,将裂解温度设置为500～700℃时,元素含量相差不大,微孔和大孔数量基本达到最高水平,吸附性能达到最佳。     

长期不同施肥红壤性稻田水稻产量和氨挥发的变化

采用密闭室法测定长期不同施肥制度下双季稻田氨挥发速率及其影响因素,并分析双季稻田氨挥发与产量的关系。结果表明:节肥型有机无机结合农业施肥处理(JF处理)的水稻产量与全肥型有机无机结合农业施肥处理(OM处理)和单施无机肥(NPK处理)的差异不显著,显著高于单施化学氮钾肥(NK处理)的产量;双季稻氮素农学利用率(NUEA)以JF处理的最高,早稻和晚稻分别为17.4和8.9 kg.kg-1,显著高于NK处理;双季稻氨挥发累积量以OM处理最高(86.2 kg.hm-2),NK处理次之(78.2 kg.hm-2),显著高于JF处理(60.7 kg.hm-2);氨挥发速率主要受田面水NH4+-N质量浓度的影响。由于气温和降雨的影响,施早稻分蘖肥后氨挥发速率显著高于施基肥后的,而施晚稻基肥和分蘖肥后的没有差异。因此,JF处理在稳定产量的基础上,能够减少氨挥发量,并且提高了土壤中有机质和全氮含量。     

降解水稻秸秆细菌-真菌复合菌系的构建与评价

为筛选构建高效降解水稻秸秆的细菌-真菌复合菌系,通过分离筛选、纯化鉴定具备降解水稻秸秆能力的细菌和真菌,选择出降解效率较高的细菌和真菌各两株用于复配。通过全组合将4株菌复配成多样性为1～4的15种复合菌系,采用水稻秸秆降解试验评估复合菌系的降解效果和3种纤维素降解酶的活性,利用线性拟合和多元回归解析复合菌系产酶活力与其降解秸秆能力之间的关系。从腐解的水稻秸秆中筛选获得降解细菌和真菌各4株,其中以细菌分离株雷氏普罗威登斯菌BB18、球形赖氨酸芽孢杆菌JB7和真菌分离株草酸青霉ZA、烟曲霉ZL的秸秆降解能力和产滤纸酶活力较高。将该4株降解效果较高的菌株进行全组合复配,发现复合菌系对水稻秸秆的降解率以及产滤纸酶、纤维素内切酶和木聚糖酶的活性均随菌株多样性的增加而显著提高,且以4株菌株组合的复合菌系BF1对水稻秸秆的降解效果最好,较单菌平均提高了1.6倍,酶活力增加了1～3倍。相关分析结果表明,复合菌系降解水稻秸秆的能力与3种酶的活力呈显著正相关,其中纤维素内切酶和木聚糖酶对复合菌系降解能力的贡献最大。细菌-真菌复合菌系的降解效果与产酶能力具有明显的多样性效应,维生素内切酶和木聚糖酶是驱动细菌-真菌复合菌系高效降解秸秆的关键因子。     

不同氮素形态配施氨基酸对翠冠梨生长及品质的影响研究

为探讨不同氮素配施氨基酸对梨树生长、产量及品质的影响,连续两年在8年生翠冠梨上开展了等氮条件下单施硝铵和尿素及配施氨基酸的研究。结果表明,单施硝铵处理较单施尿素处理显著增加了SPAD值、叶面积和百叶重,分别比尿素处理增加了2.8%、5.9%和7.2%。硝铵配施氨基酸处理显著增加了单果重。单施硝铵处理较单施尿素处理显著增加了单株产量、硬度和可溶性糖,有增加可溶性固形物和可滴定酸含量的趋势。花后110天硝铵配施氨基酸处理比单施硝铵处理显著增加了果糖、葡萄糖和蔗糖含量。各种糖在不同生育期所占比例不同,花后46天果实中山梨醇所占比例最高,约占总糖含量的69%~73%,葡萄糖和果糖比例相当;随着果实的发育,果糖和蔗糖比例逐渐增加,山梨醇比例降低。总体看来,硝铵配施氨基酸处理更有利于梨树生长和果实品质的提高。     

叶面喷施含Bacillus amyloliquefaciens SQR9 复合微生物液体肥料的肥效研究

研究叶面喷施含BacillusamyloliquefaciensSQR9复合微生物液体肥料在辣椒和白菜上的应用效果,以期开发出根际有益微生物新的应用模式和新的叶面肥产品。以辣椒和白菜为供试材料,设以下6个处理评估肥料效果:喷施清水处理(CK)、喷施与复合微生物液体肥料等养分的化肥处理(CF)、喷施含化肥+氨基酸+糖蜜的水溶肥处理(T1)、喷施含化肥+氨基酸+糖蜜+微量元素的水溶肥处理(T2)、喷施含化肥+氨基酸+糖蜜+SQR9的水溶肥处理(T3)和喷施含化肥+氨基酸+糖蜜+微量元素+SQR9的复合微生物液体肥料处理(T4)。盆栽试验结果表明,与其他5个处理(CK、CF、T1、T2、T3)相比,T4处理在各项促生指标上虽未全部达到显著性差异,但其更能够促进辣椒和白菜的生长,提高其生物学性状。可培养微生物数量上,新型含菌株SQR9复合微生物液体肥料的喷施,增加了叶际芽孢杆菌的数量;与喷施清水对照(CK)和与复合微生物液体肥料等养分的化肥处理(CF)相比,其他4个处理(T1、T2、T3、T4)对辣椒和白菜叶际可培养微生物数量影响更大,而喷施含Bacillus amyloliquefaciens SQR9复合微生物液体肥料(T4)的影响更为明显。叶面喷施含Bacillus amyloliquefaciens SQR9复合微生物液体肥料可有效促进辣椒和白菜的生长。