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。     

“挂壁”法筛选常温稻秆腐解菌及其降解能力研究

采用"挂壁"法对稻秆高效腐解菌群进行富集,并以稻秆粉为唯一碳源筛选到生长能力强的腐解菌12株,进一步复筛从中获得腐解能力较强的细菌2株和真菌2株,通过16S rDNA、ITS序列分析及菌株形态学观察,初步鉴定菌株GS2-3、ZJA-6分别为解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)和类芽孢杆菌(Paenibacillus pabuli),菌株ZJB-5、ZJC-1分别为哈茨木霉(Trichoderma harzianum)和拟康宁木霉(Trichoderma koningiopsis).细菌GS2-3、ZJA-6和真菌ZJB-5、ZJC-1均具有较高的纤维素酶和半纤维素酶活性,纤维素酶活力分别达到21.85、13.20、106.48、187.13 U·mL^-1,半纤维素酶活力分别达到960.70、1 879.67、100.64、6 727.30 U·mL^-1;液体培养7 d后,菌株GS2-3、ZJA-6、ZJB-5和ZJC-1对稻秆的相对降解率分别为22.78%、34.25%、33.32%和27.99%,显著高于其他降解菌;土培降解试验表明,4株腐解菌均有较强的腐解稻秆能力,处理28 d后菌株ZJC-1、GS2-3、ZJA-6、ZJB-5的腐解率分别达到23.2%、19.2%、17.8%、14.7%.这表明采用"挂壁"法进行优势菌群的富集,为针对性地获得稻秆还田腐解菌提供了新的思路.     

宾阳胡萝卜新品种比较试验

对8个胡萝卜品种进行引种试验,观察其生长特性、丰产性、品质等,筛选出产量高、品质好,适合在宾阳县栽培的品种有美国助农大根、美国高山大根、红帝大根,美国金美928、林兴利、红秋柏。为本地大面积推广提供科学依据。     

广西宾阳7个草莓品种引种试验

对7个草莓品种进行引种试验,观察其生长特性、丰产性、品质等,筛选出产量高、品质好,适合在宾阳县栽培的品种法兰地、丰香,为当地大面积推广提供科学依据。     

根际生命共同体：协调资源、环境和粮食安全的学术思路与交叉创新

植物营养学研究近年来在植物养分高效分子机理、植物-微生物互作、根际互作与微生态调控、农田养分管理等研究领域取得了一系列原创性进展。然而,当前如何协调粮食安全、资源高效和环境可持续性仍面临巨大挑战。针对这一重大问题,本文提出"根际生命共同体(Rhizobiont)"学术思路,围绕"根际互作与养分高效"这一重大科学命题,构建"植物-根系-根际-菌丝际-土体及其微生物"根际生命共同体理论体系,突破植物-微生物、微生物-微生物关键界面互作机制,阐明根际生命共同体结构、功能及其在养分活化、吸收与利用中的作用机制,建立共同体多界面互作增效的生物学调控新途径,开辟植物-土壤-微生物交叉创新领域,根际生命共同体理论创新有助于破解粮食安全、资源高效、环境保护多目标协同的难题,支撑我国农业绿色发展。文章指出了根际生命共同体与养分高效研究的重点方向与内容,尤其是深入揭示和调控植物第二基因组——微生物组的作用正成为农业科学的研究前沿。     

三红蜜柚新品种在南宁宾阳引种试验研究

将引进的三红蜜柚新品种进行栽培试验,从生物学特性、适应性、产量、品质、抗病性等进行比较,结果表明：该品种具有糖度高、果肉嫩脆汁多、甘甜可口、外观美、高产稳产、发病率低、耐贮运等优点,适合在广西南宁市宾阳县栽培,为当地大面积推广提供科学依据。     

糖蔗新品种粤糖00/236的引种试验

将引进的粤糖00/236糖蔗新品种与台糖22号进行比较试验.结果表明:粤糖00/236糖蔗新品种产量高、糖分高、抗性强,适合在宾阳县进行种植发展,表现出显著的经济效益.通过该试验,为宾阳县选育出可替代台糖22号糖蔗新品种,为本地糖蔗业可持续发展提供支撑.     

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...     

基于菜粕有机肥筛选番茄青枯病高效生防菌的研究

[目的]菜粕有机肥(简称RC)是生物有机肥生产中常用的营养载体,本研究旨在以RC为营养源筛选可高效抑制番茄青枯病致病菌(Ralstonia solanacearum,青枯菌)的生防菌株材料,以提高生物有机肥防控番茄青枯病的效果.[方法]分别采用营养琼脂(NA)和RC培养基,从番茄根际土中分离和筛选青枯菌拮抗菌株,并于温室条件下测定拮抗菌与RC制成的生物有机肥对番茄青枯病的防治效果.[结果]用NA分离的菌株中NA-5在NA平板上对青枯菌的抑菌圈直径最大(29.0 mm),但在RC平板上抑菌能力微弱;而用RC分离的菌株RC-14在RC平板上对青枯菌的抑菌圈直径较大(24.0mm).施用NA-5和RC-14与RC二次发酵制成的生物有机肥BOF5和BOF14的生防效果显著高于单施拮抗菌,BOF14的生防效率达75.9％,显著高于BOF5.BOF14处理根际青枯菌的数量比BOF5低1个数量级.通过形态和16S rRNA基因序列同源性分析,初步鉴定RC-14菌株为土芽孢杆菌属(Geobacillus sp.).[结论]菌株RC-14可能通过利用RC中营养物质产生大量拮抗物质进而抑制番茄根际青枯菌的生长,降低了青枯病发病率.目前尚无Geobacillus sp.菌用于防治青枯病的报道,说明基于营养载体的筛菌思路可以获得新的生防菌资源.