玉米秸秆低温降解复合菌系的筛选

【目的】为加快北方高寒地区玉米秸秆降解速度,筛选低温条件下具有良好降解玉米秸秆的复合菌系。【方法】以富含纤维素的腐烂物为菌源,通过滤纸崩解初筛、酶活和秸秆降解率为指标复筛进行玉米秸秆降解菌系的筛选,并对其成分进行分析。【结果】从腐烂的树叶和高原锯末中筛选到两组玉米秸秆降解复合菌系1号和8号。1号和8号复合菌系在玉米秸秆培养基中,15℃培养15 d,玉米秸秆分解率分别达到30.21%和32.21%;1号复合菌系包含木霉和多种细菌,8号复合菌系含青霉和多种细菌;两组复合菌系优势细菌均为梭菌属和芽孢杆菌属菌种。【结论】筛选到的菌系在低温（15℃）实验室条件下能降解玉米秸秆,菌系主要组成是木霉、青霉、梭菌属（Clostridium sp.）、芽孢杆菌属（Bacillus sp.）和草螺菌属（Herbaspirillum sp.）的细菌。     

玉米秸秆低温高效降解复合菌系GF-20的菌种组成及降解稳定性

【目的】探索不同温度及pH条件对玉米秸秆低温高效降解复合菌系的玉米秸秆分解稳定性及菌群结构稳定性的影响,完善菌系培养方法,促进其应用开发利用。【方法】以低温高效降解复合菌系GF-20为研究对象,在10℃条件下连续继代培养45代、不同温度和pH条件下连续继代培养15代,分别获得多组不同代数（F）、不同温度（T）和pH（P）条件下的菌系。测定各复合菌系发酵液pH、玉米秸秆降解率及纤维素酶活,评价复合菌系的玉米秸秆分解稳定性;利用PCR-DGGE技术结合主成分分析法对菌群组成结构的稳定性进行研究。【结果】在10℃条件下经连续继代培养40代和在温度4-30℃、pH 6.0-9.0条件下继代培养获得的不同复合菌系发酵液pH均随发酵时间的延长趋近中性;玉米秸秆降解率在27.59%-32.53%,除F40显著高于F5外,其余无显著差异;纤维素酶活性呈高代菌系大于低代菌系,温度4-10℃和pH 6.0-9.0条件下,对复合菌系产酶有促进作用,纤维素酶活为1.34-1.84 IU·mL^-1;复合菌系的纤维素酶在较低的温度和较宽的pH范围内具有良好的温度和pH稳定性,酶促反应温度15-30℃和pH 4.0-9.0内仍保持80%以上的纤维素酶活力;复合菌系F5-F45、T4-T30和P6.0-P9.0的DGGE条带差异不显著,表明菌系的菌种组成稳定;而在偏酸（pH=4、5）和偏碱性（pH=10）条件下继代培养,复合菌系秸秆降解率和纤维素酶活均显著降低,菌种组成发生变化,进而影响性质与功能稳定性。PCR-DGGE共检测到18个条带,其中关键菌株分别为Bacillus licheniformis、Azonexus hydrophilusd、Azospira oryzae、Arobacter cloacae、Cellvibrio mixtus、Bacillus tequilensis、Clostridium populeti subsp. Mixtus和Clostridium xylanolyticum。【结论】复合菌系GF-20在温度4-30℃、pH 6.0-9.0条件下经过多代继代培养,仍然保持了较高的玉米秸秆分解活性和菌种组成稳定性,具有良好的应用前景。     

高效玉米秸秆降解复合菌系的筛选

为了促进玉米秸秆快速腐解还田,使秸秆资源能够在田间得到高效利用,减少环境污染,对实验室保藏的纤维素降解菌和木质素降解菌进行组合,以筛选高效降解玉米秸秆的微生物菌系,并通过玉米秸秆失重率、木质纤维素降解率评价该微生物菌系对玉米秸秆的降解效果。结果表明:由蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、出芽短梗霉(Aureobasidium pullulans)、少孢根霉(Rhizopus microsporus)、苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiers)组成的复合菌系对玉米秸秆的降解效果最好,秸秆失重率为29.83%,纤维素降解率为56.14%、半纤维素降解率为47.98%、木质素降解率为42.18%。高效降解玉米秸秆复合菌系的筛选对解决秸秆还田,提高土壤肥力和作物产量具有重要的现实意义和经济意义,同时,也可解决环境污染,具有一定的社会和生态效益。     

不同尿素含量培养条件下复合菌系GF-20菌种组成及功能差异

为明确复合菌系GF-20在不同尿素含量培养条件下的菌种组成及功能差异,提高复合菌系的应用性及适用性,以复合菌系GF-20为研究对象,采用16SrDNA扩增子测序技术研究其菌种组成及代谢通路丰度.结果表明:不同尿素含量培养条件下复合菌系菌种组成较为相似,主要由纤维素弧菌属、黄杆菌属、纤维单胞菌属、假单胞菌属和无色杆菌属等...     

复合菌系17N对玉米秸秆的降解作用

秸秆是一类重要的生物质能源,但由于秸秆直接还田后降解速率慢,影响下一茬作物的生长;因此,筛选秸秆降解菌对于农业生产中秸秆还田的高效利用尤为重要。为筛选能够快速高效降解玉米秸秆的菌系资源,将玉米秸秆壳分别浸泡于土浸液、土浸液(10%培养基)、土浸液(20%培养基)和纯净水中。结果表明,14和35 d时的土浸液对玉米秸秆壳的降解率均高于纯净水的降解率,且土浸液与土浸液(10%培养基)、土浸液(20%培养基)的降解率无明显差异。土浸液中进一步分离获得了复合降解菌系17N,用该复合菌系的发酵液浸泡三角瓶中的玉米秸秆壳,14和35 d时土浸液与复合菌系17N发酵液的降解率均高于纯净水。复合降解菌系17N发酵液对埋土玉米秸秆块具有良好的降解效果,优于三角瓶中对玉米秸秆块的降解效果。灭菌花盆土+灭菌网袋秸秆块+600 mL发酵液的降解率为37.0%,未灭菌花盆土+灭菌网袋秸秆块+600 mL发酵液的降解率为24.7%,三角瓶+发酵液+秸秆块的降解率为34.7%,不加发酵液的处理,即灭菌花盆土+灭菌网袋秸秆块处理的降解率仅为18.1%,明显低于3个加发酵液的处理。说明复合菌系17N对埋土玉米秸秆具有良...     

低温木质纤维素分解复合菌系PLC-8对玉米秸秆的分解特性

为提高东北寒区玉米秸秆的分解效率,突破低温的瓶颈,探讨了低温木质纤维素分解复合菌系PLC-8对玉米秸秆的分解效果及其微生物多样性.通过pH、玉米秸秆的减重、木质纤维素的含量、酶活性、有机酸含量等指标评价玉米秸秆的分解效果,采用变性凝胶电泳(DGGE)和高通量测序技术研究其微生物多样性.结果表明:pH先下降后回升至接近初...     

低温高效降解玉米秸秆复合菌系发酵条件优化及腐解菌剂的研究

为解决北方低温条件下玉米秸秆降解难的问题,利用筛选于锯末的一组玉米秸秆降解复合菌系GF-S72,通过单因素、正交试验及载体生物相容性试验,研究了复合菌系的发酵条件、菌剂载体类型、用量及保存条件。结果表明,复合菌系GF-S72最佳发酵条件为:尿素0.1%、碳氮比20∶1、培养温度10℃、初始p H为8.0、装液量18 m L/150 m L、培养时间6 d、接种量2%。基于试验选取硅藻作为最佳载体,在菌液∶载体=3∶1、菌剂与秸秆配比为0.05 g/2 g,制备低温高效降解玉米秸秆复合型菌剂。试验结果还表明,p H值为8.2、含水量为1.42%、保藏湿度为10%、保藏温度为15℃时,复合型菌剂降解玉米秸秆的效率最高。     

低温复合菌系的构建及其在秸秆饲料发酵中的应用

为构建作物秸秆饲料的低温发酵菌系并对发酵产物品质进行探讨和评价,首先在10℃条件下通过长期限制性培养,以pH值作为指标,获得一组秸秆饲料发酵低温复合菌系.复合菌系在48 h内,pH迅速下降到4.4以下,各代pH变化趋势一致.复合菌系接种于以玉米秸秆为原料的发酵体系后,pH下降速度显著高于对照,2 d内接种处理的pH迅速下降到4.4以下,而对照则在6 d后下降到5.0以下.对接种后的发酵产物进行气谱分析表明,接种复合菌系后发酵产物中没有丁酸.发酵结束后,接种处理有浓郁的芳香味,而对照则有腐败臭味.接种复合菌系可明显改善秸秆饲料的发酵品质.     

大豆秸秆纤维素降解菌的筛选及鉴定

本研究结合刚果红初筛和产酶复筛两种筛选方法,分离出专效大豆秸秆纤维素降解菌,并将酶活较好的菌株进行复配组合,得到复合微生物菌系。该菌系羧甲基纤维素酶活为29334.3U/g,滤纸酶活为1269.3U/g。采用该复合菌系可以明显加速大豆秸秆中纤维素和半纤维的降解,其效果好于添加某市售菌剂处理(T1),与对照(CK1)相比,其降解率分别提高了52.49%和63.43%。     

耐低温降解玉米秸秆复合菌剂的构建及其降解效果评价

为解决严寒地区低温条件下农业废弃物自然处理效率下降的问题,从长白山典型静水水底污泥筛选优势低温降解纤维素菌并进行26S rRNA PCR测定菌种,明确其分类地位。通过全组合构建菌株多样性为1～5的复合菌系,分别检测复合菌系的秸秆相对降解率及其滤纸酶、纤维素内切酶和木聚糖酶活性,利用方差分析和相关性分析等方法研究菌株多样性和组成对复合菌系玉米秸秆降解效果及其纤维素酶活性的影响。结果表明,筛选得到5株可在15℃时纤维素水解能力强且可降解玉米秸秆的菌株。经26S rRNA序列鉴定和系统发育分析,5株降解菌分别为链霉菌(Streptomyces)、棘孢木霉(T.asperellum)、钩状木霉(T.asperellum)、曲霉(Aspergillus)和青霉(Penicillium),与NCBI数据库的序列相似度均超过99.95%。抽样效应分析发现,不同菌株对复合菌系的秸秆降解效果、滤纸酶和纤维素内切酶活性的影响不同。全组合复配结果表明,以编号为AX1、AX3和AM4的组合对玉米秸秆降解效果最佳、酶活性最高,复合菌系的秸秆降解能力和纤维素酶活力均高于单一菌株,且随着菌株多样性水平的增加而提高。...     

Exploration of the key microbes and composition stability of microbial consortium GF-20 with efficiently decomposes corn stover at low temperatures

The microbial consortium GF-20(GF-20) can efficiently decompose corn stover at low temperatures. The present study explored the key microbes of GF-20 and evaluated different culture conditions on its composition stability to promote the utilization of corn stover decomposing microbes in low temperature regions. GF-20 was subcultured to the 15 th generation under different temperatures, pHs, carbon, and nitrogen sources. Then, the dynamics of fermenting pH, cellulose enzyme activities, carbohydrate concentration, and oxidation reduction potential were determined to estimate the degradation efficiency of corn stover with GF-20. Furthermore, the structural stability and functional microbes of GF-20 were identified on the basis of PCR-denaturing gradient gel electrophoresis(DGGE) profiling and principal component analysis. The results showed that the offspring of GF-20 subcultured under different temperatures(4–30°C) and pH(6.0–9.0) conditions maintained stable growth, decomposition function, and composition structure. Furthermore, consortia GF-20 had a stable composition structure, which induced GF-20 to secrete cellulose and promote substrate decomposition as corn stover and ammonium were used as sources of carbon and nitrogen, respectively. According to the PCR-DGGE profiles, the key strains of GF-20 were determined to be Bacillus licheniformis, Cellvibrio mixtus subsp. mixtus, Bacillus tequilensis, Clostridium populeti, and Clostridium xylanolyticum.     

稻秆降解复合菌系的筛选及其生长特性的研究

以稻秆为碳源从富含纤维素的土壤中筛选出一组中温稻秆降解复合系,命名为LZF-12.电子显微镜和光学显微镜的观察结果表明,复合茵系LZF-12的茵群构成复杂,微生物形态各异,结合其生长曲线和溶解氧变化趋势分析,降解木质纤维素的LZF-12的优势茵群为兼性厌氧茵.复合系对环境pH的变化具有较强的缓冲调节能力,在不同初始pH...     

秸秆常温快速腐熟生物菌剂的筛选

在常温条件下使用由不同菌系组成的生物菌剂对秸秆进行分解试验。平板试验和电镜试验观察表明,生物菌剂具有加速秸秆分解的能力。田间试验结果表明,7号腐解剂分解秸秆后的残留率、剪切力最低。说明其分解效果最好,由此筛选出最佳解菌系组合配方。     

Screening of a microbial consortium with efficient corn stover degradation ability at low temperature

To speed up the degradation of corn stover directly returned to soil at low temperature, the corn stover-degrading microbial consortium GF-20, acclimated to biological decomposition in the frigid region, was successfully constructed under a long-term limiting substrate. To evaluate its potential in accelerating the decomposition of un-pretreated corn stover, the decomposing property, fermentation dynamic and the microbial diversity were analyzed. GF-20 degraded corn stover by 32% after 15-day fermentation at 10°C. Peak activities of filter paperlyase(FPA), β-glucosidases(CB), endoglucanases(Cx), and cellobiohydrolases(C1) were 1.15, 1.67, 1.73, and 1.42 U m L~(–1), appearing at the 6th, 3rd, 11 th, and 9th d, respectively. The p H averaged at 6.73–8.42, and the optical density(OD) value peaked at 1.87 at the 120 h of the degradation process. Cellulase, hemicellulase and lignin in corn stover were persistently degraded by 44.85, 43.85 and 25.29% at the end of incubation. Result of denaturing gradient gel electrophoresis(DGGE) profiles demonstrated that GF-20 had a stable component structure under switching the temperature and p H. The composition of the GF-20 was also analyzed by constructing bacterial 16 S r DNA clone library and fungal 18 Sr DNA-PCR-DGGE. Twenty-two bacterial clones and four fungal bands were detected and identified dominant bacteria represented by Cellvibrio mixtus subsp., Azospira oryzae, Arcobacter defluyii, and Clostridium populeti and the fungi were mainly identified as related to Trichosporon sp.     

玉米秸杆降解菌筛选鉴定及其盆栽试验对生土性能影响

从山西地区林地土壤中筛选得到纤维素降解菌X-7,固氮菌N-8,经16S r DNA序列比对,X-7和N-8分别属于坚强芽孢杆菌(Bacillus firmus)和肠杆菌属(Enterobacter)。菌株X-7在50℃时活性最高,对玉米秸秆降解率为62.9%,滤纸酶活力和CMC降解酶活力最大分别为90.78和168.54 IU·m L-1。发酵液p H与纤维素酶活性有一定相关性,纤维素酶高活性主要集中在发酵液p H 8.8~9.0。固氮菌N-8固氮能力为45 mg·L-1。为评估两株菌在山西干旱气候下对生土种植性能影响,作盆栽紫花苜蓿试验。结果表明,生土中添加玉米秸秆和纤维素降解菌X-7及固氮菌N-8显著提高生土抗旱能力及苜蓿平均株重和株高。菌株X-7在生土中可有效定殖并提高生土中纤维素降解菌数量1~2个数量级,可为山西地区黄土母质生土改良沃化提供参考。     

玉米秸秆揉丝微贮与传统青贮饲料发酵过程中pH和微生物的变化

【目的】研究玉米秸秆揉丝微贮与传统青贮饲料发酵过程中pH和主要微生物数量的变化。【方法】制作玉米秸秆揉丝微贮饲料和传统青贮饲料各70瓶,分别于装瓶前及装瓶后的第1,2,3,5,6,7,8,9,10,11,12,15,16,18,20,22,26,28,30和35天取样,用电子酸度计测pH;同时分别用MRS培养基和孟加拉红培养基培养样品,测定样品中的乳酸菌、酵母菌和霉菌数量。【结果】1)玉米秸秆揉丝微贮饲料pH在第6天下降到4以下,然后稳定在3.8左右,整体低于传统青贮饲料。2)玉米秸秆揉丝微贮饲料中的乳酸菌数量在第5天达到最高峰,为5.58×1011CFU/g,之后开始下降,直至第11天出现第2次高峰,然后缓慢下降,在第20天之后趋于稳定;而传统青贮饲料中的乳酸菌数量于第6天达最高峰,为8.00×1010 CFU/g,在第22天之后趋于稳定。3)玉米秸秆揉丝微贮饲料发酵初期的酵母菌数量随发酵时间的延长而减少,第26天之后再未检测到酵母菌的存在;而传统青贮饲料在发酵1d后酵母菌数量迅速增加,之后缓慢下降,到第30天之后未检测到酵母菌的存在。4)玉米秸秆揉丝微贮和传统青贮饲料中的霉菌数量均迅速减少,到第3天后几乎检测不到霉菌的存在。【结论】玉米秸秆揉丝微贮饲料和传统青贮饲料发酵过程中,pH和主要微生物数量均发生了明显变化,但前者的变化更利于玉米秸秆的青贮。     

室内模拟条件下玉米秸秆的分解特征及物质组成变化

以玉米秸秆为材料,研究了在室内模拟的条件下不同处理的玉米秸秆的腐解率、粗纤维以及全钾含量的变化。结果表明,随着腐解时间的延长,各处理的腐解率不断增大,在其他条件一致的前提下,添加微生物的处理平均腐解率 大于未添加微生物的处理,秸秆长度为1 cm的处理平均腐解率大于秸秆长度为3 cm的处理;粗纤维含量的变化总体趋势是下降,其他条件一致的前提下,秸秆长度为1 cm的处理粗纤维含量小于秸秆长度为3 cm的处理,在添加物微生物的处理中秸秆长度为1 cm且C/N=25的处理粗纤维平均含量最小,其含量为31.57%;其他条件一致的前提下,秸秆长度为1 cm的处理全钾含量大于秸秆长度为3 cm的处理。     

淹水条件下添加油菜秸秆及菌剂对设施西瓜土壤及其微生物的影响

为研究油菜秸秆作为土壤改良剂对设施栽培土壤的改良效果,并探讨其对土壤微生物群落结构和功能的影响,利用上海市农业科学院连续种植西瓜的设施化栽培土壤,在淹水条件下设置不同处理：淹水处理（CK）、淹水同时添加油菜秸秆处理（GSL）,以及淹水条件下添加油菜秸秆和促腐促生菌剂（贝莱斯芽孢杆菌和曲霉）处理（B_GSL）。借助Illumina Miseq测序技术和FAPROTAX分析方法,探讨不同处理对土壤改良效果、土壤微生物群落结构和功能变化的影响。结果表明：添加油菜秸秆的处理（GSL和B_GSL）显著提高了土壤有机质含量,并缓解了设施土壤的酸化趋势,其中GSL处理使土壤pH提高到6.81,而B_GSL处理使pH提高到6.57。GSL和B_GSL处理显著提高了土壤微生物的丰富度（Chao1指数和ACE指数）,Chao1指数在GSL处理和B_GSL处理下分别比CK处理提高了8.7%和6.7%。主坐标分析（PCoA）表明,添加油菜秸秆处理的土壤微生物群落组成显著区别于CK处理,而GSL和B_GSL处理的微生物群落组成相似度较高。T检验表明,GSL处理显著提高了硝酸盐呼吸和氮呼吸的功能,而对其他功能影响不显著,而B_GSL处理除了显著提高硝酸盐呼吸和氮呼吸的功能外,还显著提高了甲醇氧化、反硝化作用,并且降低了好氧氨氧化和硝化作用等功能,说明接种促腐促生菌剂加强了油菜秸秆作用的发挥。研究表明,添加油菜秸秆以及油菜秸秆和菌剂混施改善了设施栽培土壤的理化性状,提高了土壤微生物的丰富度,改变了土壤微生物的群落结构和功能,且添加菌剂处理加强了油菜秸秆对土壤功能的影响。     

秸秆施用和作物种植对土壤团聚体和微生物群落组成的影响

利用温室盆栽试验研究秸秆施用、作物种植以及两者的交互作用对土壤团聚体稳定性以及微生物群落组成的影响。结果显示,秸秆施用对小麦生物量无显著影响;与对照相比,秸秆施用或作物种植均显著增加了0.25 mm粒径团聚体数量以及团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD);秸秆施用处理较对照处理显著增加多糖含量;秸秆施用配合作物种植处理较秸秆施用和作物种植处理进一步增加了2 mm和1~0.5 mm粒径团聚体数量、团聚体MWD和GMD以及多糖含量;秸秆施用处理与对照处理具有相似的磷脂脂肪酸(PLFA)含量和微生物群落组成,作物种植处理较对照处理显著增加丛枝真菌含量,对照和秸秆施用处理的微生物群落组成不同于作物种植和秸秆施用配合作物种植处理。增加土壤水分显著增加了小麦生物量、土壤团聚体MWD和GMD以及PLFA含量。相关分析表明多糖和丛枝真菌含量均与0.25 mm粒径团聚体数量以及团聚体MWD和GMD存在显著正相关关系。     

等碳量玉米秸秆及其腐解、炭化材料还田对黑土腐殖质的影响

本文通过在高型塑料桶施加等碳量的玉米秸秆、腐熟秸秆和生物质炭的盆栽试验,以不施加有机物料作对照,研究不同还田材料对土壤腐殖质组成和胡敏酸结构性质的影响,为施用不同秸秆产品提供科学支持。试验共设4个处理,分别是不施加有机物料的对照(CK)、施加玉米秸秆(CS)、施加腐熟玉米秸秆(HCS)和施加玉米秸秆生物质炭(Bc),每个处理3次重复。结果表明:3种有机物料处理有利于增加土壤有机碳含量,改善腐殖质组成。Bc、HCS和CS处理SOC分别增加了18.20%、17.36%和1.45%,Bc和HCS处理差异显著;水溶性物质(WSS)含碳量分别增加36.36%、36.36%和18.18%,差异显著;胡敏素(HM)含碳量分别增加28.91%、24.69%和1.25%,Bc和HCS处理差异显著;胡敏酸(HA)含碳量分别增加21.64%、19.65%、8.46%,差异显著;富里酸(FA)含碳量显著减少;PQ值显著增加,从CK的62.86%分别增加到74.16%、69.86%和67.47%。不同材料对HA分子结构的影响不同,CS和HCS 2种秸秆处理的HA分子H/C和2920/1620比值增大(分别从1.056增加到1.075和1.107;从0.262增加到0.333和0.380),高温/中温放热比和失重比显著降低(分别从1.95降低到1.75和1.57;从1.56降低到1.50和1.41),说明施加玉米秸秆和腐熟秸秆使得HA分子缩合度和芳香性下降,脂族性增强,有利于HA分子向简单化方向发展;而Bc与秸秆处理相反,HA分子H/C和2920/1620比值减小(分别从1.056减少到1.025;从0.262减少到0.223),高温/中温放热比和失重比增加(分别从1.95增加到2.19;从1.56增加到1.65),说明施加生物质炭使得HA分子脂族与芳香碳比例下降,缩合度和芳香性增强,更有利于HA分子的稳定。秸秆和腐熟秸秆还田有利于增强HA的活性,而生物质炭还田更有利于土壤有机碳的固定。