华北刺槐林与自然恢复植被土壤微生物量碳、氮含量四季动态

【目的】土壤微生物量碳、氮是植被所需碳、氮的重要“源”或“库”,是公认的综合评价土壤质量或肥力的重要指标,也是土壤生态系统变化的预警及敏感指标,研究其动态变化,可为退耕还林及后期管理决策提供科学依据,并为深入研究林地碳氮循环及温室气体排放提供参考。【方法】以农田( FL)为对照,研究华北土石山区10年生刺槐林、43年生刺槐林、自然恢复植被( NRV)土壤微生物量碳、氮的四季动态变化,并对各样地微生物量碳、氮对土壤营养库的贡献率进行对比研究。【结果】各样地微生物量碳、氮随土层加深而逐渐下降,其季节动态变化差异显著;农田、自然恢复植被、10和43年生刺槐林地0～20 cm 土层微生物量碳、氮含量四季均值分别为251.94,290.68,150.66,197.34 mg·kg －1和30.95,46.46,36.55,45.27 mg·kg －1。其中：自然恢复植被的微生物量碳、氮含量四季均值最高,其微生物量碳含量分别是农田、10和43年生刺槐林的1.15,1.93和1.47倍,微生物量氮含量分别是它们的1.50,1.27和1.03倍;土壤微生物量碳、氮含量随刺槐树龄增大而升高,43年生刺槐林0～20 cm 土层的微生物量碳、氮含量是10年生刺槐林的1.31和1.24倍。各植被样地不同层次土壤微生物量碳氮比季节差异明显,农田、自然恢复植被、10年和43年生刺槐林 0～20 cm 土层碳氮比四季均值分别为8.64,6.26,4.12 和4.36;10,43年生刺槐林碳氮比分别是农田的0.48和0.50倍,是自然恢复植被的0.66和0.70倍。在 0～20 cm 土层中,农田、自然恢复植被、10和43年生刺槐林地微生物量碳对土壤有机碳平均贡献率分别为1.88%,2.00%,1.54%和1.24%,土壤微生物量氮对土壤全氮的平均贡献率分别为1.21%,5.44%,3.55%和2.26%。【结论】各样地土壤微生物量碳、氮之间显著相关,它们与土壤全氮、有机质和速效钾含量均显著相关;除此之外,土壤微生物量碳还与土壤硝态氮含量显著相关。随着树龄的增加刺槐林土壤微生物量尤其是微生物量氮含量显著提高,因而土壤的生物肥力也显著提高;由土壤微生物量碳、氮含量及其对土壤营养库的贡献率可知,自然恢复植被更利于土壤微生物结构、功能的恢复和生物活性的改善。     

产纤维素酶菌群的筛选及其酶学特性研究

从常年堆放的腐质豆秆中分离到1组产纤维素酶菌群MO,并在50℃、pH8.0条件下培养,90h时达到最高酶活,活性为1.3611IU。该酶最适反应温度为60℃,pH为7.0,在60℃以下和pH3~8范围内具有良好的热稳定性和pH稳定性。在最适反应条件下,该酶的最高活性可达2.13IU。通过生长动力学研究了菌群内部不同生长阶段pH、酶活和失重率的相互关系,并通过非变性电泳对酶谱进行初步研究,得到7条活性条带,说明MO中具有多种产酶菌株。     

产木质素降解酶类香菇菌株的筛选

采用PDA-Bavendamm平板和PDA-RB亮蓝平板对24个香菇菌株进行显色试验,得到Cr 26,Cr 241,Cr 8001,Cr 135,As 5.560,As 5.531等6个可以同时产漆酶和过氧化物酶的优良香菇菌株.对其进行液态产酶试验,结果表明,Cr 241是产木质素降解酶类活性最高的香菇菌株.     

土壤农杆菌介导的转GST基因拟南芥的选育

将耐盐相关基因盐地碱蓬谷胱甘肽转移酶基因(Glutathione s—transferase，GST)克隆到表达栽体pROKⅡ中以构建植物表达栽体pGST，直接转化法转化土壤农杆菌，PCR验证后的阳性土壤农杆菌利用花序浸泡法转化拟南芥．转化子通过含有卡那霉素的培养基初步筛选，用PCR方法进一步验证外源基因插入到拟南芥基因组中．通过几代选育得到了稳定遗传的转基因拟南芥纯合品系．     

超高效液相色谱串联飞行时间质谱法检测黑水虻产品中黄曲霉毒素B1

本研究建立了黑水虻产品中黄曲霉毒素B1(AFB1)的超高效液相色谱串联四级杆飞行时间质谱测定方法,对黑水虻幼虫粉中AFB1的提取、超高效液相色谱串联质谱检测条件进行了优化。使用甲醇-水溶液(8:2,体积比),添加7%氯化钠对黑水虻幼虫粉中AFB1进行提取,免疫亲和柱净化,甲醇-乙酸铵(10 mmol/L)水溶液作为流动相进行梯度洗脱,电喷雾离子源(ESI)正离子模式检测,7.0 min出峰。结果表明:AFB1在1~20μg/kg浓度范围内线性关系良好,相关系数大于0.999,幼虫粉回收率为83.1%~118.3%,相对标准偏差(RSD)为6%~10%;虫粪回收率为76.6%~114.1%,相对标准偏差(RSD)为0~3%;检出限(LOD,S/N≥3)为0.01μg/kg,定量限(LOQ,S/N≥10)为0.05μg/kg。该方法操作简单、结果准确,可以用于黑水虻幼虫粉和虫粪产品中AFB1的检测。     

贾鲁河水体微生物菌群结构季节动态变迁研究

采用稀释平板分离计数法和最大或然数法(MPN法)研究了贾鲁河水体和底泥中细菌、真菌、放线菌和脱氮功能微生物数量的季节变化.结果表明,水体和底泥中细菌数量显著高于真菌和放线菌,但季节变化不明显;脱氮功能微生物硝化细菌和反硝化细菌数量相当,夏秋季水体和底泥中脱氮功能微生物数量高于冬春季,且下游数量高于上游;与水体中微生物数量季节变化相比,底泥中微生物数量季节变化较稳定.16S rDNA PCR-DGGE分析表明,底泥中四季微生物种群结构差异显著,且存在明显的消涨变迁,拟杆菌、弓形菌等是贾鲁河底泥中的优势微生物.     

乙醇发酵分离耦合过程中负压对酵母代谢的影响

研究了负压对酵母繁殖力、酵母形态、发酵性能、发酵副产物等的影响,结果表明:通过平板和显微镜观察,发现负压对酵母的繁殖力和形态有一定的影响;抽样的最大乙醇浓度、乙醇生产力比对照高;抽压过程中有一部分糖被消耗转化为菌体的维持能;并根据发酵结果,对菌体生长、糖消耗、CO2生成、乙醇生成进行了曲线拟合。     

玉米秸秆生产燃料乙醇的经济性分析

为了分析目前秸秆纤维乙醇的经济性,该文基于生产运行的300 t/a玉米秸秆纤维乙醇示范厂作为案例,在对生产工艺的技术指标分析的基础上进行了生产成本估算研究,以及过程单元所占生产成本的比例。结果表明：玉米秸秆糖化率达到51.6%,乙醇质量浓度达到 23 g/L,乙醇产率达到18.1%,生产成本约为7385元/t,能耗为3.26×107 kJ/t,水耗为12.8 t/t;纤维素酶成本是影响秸秆乙醇成本的关键性因素之一。随着秸秆纤维乙醇关键技术研究不断深入和技术工程化研究循序完善,秸秆纤维乙醇生产成本将进一步降低,呈现广阔的发展潜力和应用前景。     

工业化自动多层翻板式豆粕固态发酵床的设计与试验

传统固态发酵条件难以控制、工业放大困难、能耗高、占地面积大,不能实现工业化流水线自动生产,更不能适应目前发酵行业规模化发展的需要。为了解决这些问题,运用现代工业设计理念,结合机械化及自动化控制技术,设计了可进行灭菌、接种、拌料、发酵的固态发酵装置。以此装置为基础,形成了集原料预处理、配料、发酵、干燥为一体的固态发酵生产系统,现已成功投产。以豆粕为原料,采用设计的生产线进行豆粕酶解发酵试验。在固态发酵期间,发酵相对湿度控制在38%~42%,而发酵24 h后,温度能稳定在37?C左右,适合微生物生长。发酵72 h结束后,饲料中酸溶性蛋白质量分数相对提高了21.2%,KOH溶解度从57.19%提高到了77.45%。结果表明:豆粕酶解发酵饲料的各项参数满足企业标准,产品质量优良。发酵过程中装置运行稳定,生产规模大,单批次最大生产量为10 t,满足工业化生产需要。该装置机械自动化水平高,可以连续批量生产,适用于生物饲料、生物肥料、生物色素、生物农药、生物燃料、生物酶制剂等多个领域。     

甜高粱茎秆残渣生料多菌种固态发酵生产蛋白饲料

为实现甜高粱茎秆残渣生产蛋白饲料的规模化应用,该研究将黑曲霉(Aspergillus niger)、里氏木霉(Trichoderma reesei),产朊假丝酵母(Candida utilis)和干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)进行优化组合,添加不同质量分数尿素对甜高粱茎秆残渣进行生料固态发酵生产蛋白饲料。试验通过对比发酵前后粗蛋白、真蛋白、粗灰分和粗脂肪质量分数变化发现:添加4种菌的复合菌株,再添加1%尿素发酵8 d后能使以甜高粱茎秆残渣为底物的饲料中纤维素由33.00%降低至24.09%,半纤维素由20.99%降低至17.69%;粗蛋白质量分数由2.27%提升至7.14%,真蛋白由2.01%提升至6.41%。该研究简化了甜高粱秸秆残渣规模化生产饲料蛋白的工艺,为该工艺的推广应用奠定基础。