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。     

木质素降解菌的筛选及对秸秆的降解研究

为筛选木质素高效降解菌,对筛选的方法体系进行了研究.结果表明,利用三种定性筛选平板结合定量的木质素磺酸钙降解的方法,能明显提高筛选效率,从16个菌株中筛选到3株对木质素有较强降解能力的菌株Tp1、Tf1与Ls21.为进一步验证所筛菌株的降解效果,选取其中综合性能较好的Tf1菌株(凤尾菇,Pleurotus sajor-caju),对小麦秸秆与玉米秸秆进行固态发酵试验,并以黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)BKMF-1767作参照,结果表明,Tf1对小麦秸秆与玉米秸秆木质素的降解率分别为38.4%与47.7%,均高于参照菌株(分别为32.2%和34.6%).     

长枝木霉TS-1的分离鉴定、拮抗作用及固体发酵条件初探

为筛选能有效抑制常见植物病害的生防真菌,从甘肃省景泰县马铃薯连作田植株根际土壤中分离获得一株木霉菌株TS-1。通过形态学特征和EF-1α序列分析,将其鉴定为长枝木霉Trichoderma longibrachiatum。采用对峙培养法测定TS-1对6种病原菌的抑制作用,并利用该菌株不同浓度的分生孢子悬浮液处理小麦种子,分析种子形态学指标的变化。以产孢量为指标,采用单因素实验进行发酵条件的初探。结果表明：长枝木霉菌株TS-1对茄病镰孢(Fusarium solani)、接骨木镰孢(F. sambucinum)和灰葡萄孢(Botrytis cinerea)的抑菌率均在70%以上,抑菌效果较好。与对照相比,该菌株对小麦种子有一定的促生作用。通过对该菌株固体发酵条件初探,发现发酵培养基主要成分秸秆和麸皮的最佳配比为9:1、大麦添加量10%、碳氮源分别为乳糖和硫酸铵时产孢量最大。上述试验证明,长枝木霉TS-1具有较好的生防应用潜力,可进一步扩大培养。     

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。     

玉米一大豆免耕轮作体系玉米秸秆还田量对土壤养分和大豆产量的影响

试验采用微区定位法,研究玉米一大豆隔年轮作免耕条件下,0%,30%,60%,100%4种桔秆覆盖还田量对土壤养分及大豆植株性状和产量的影响,以期为合理使用秸秆及农田的可持续管理提供理论依据。结果表明,秸秆覆盖还田能够有效增加大豆单株叶面积、地上部及地下部的干物质积累量,60%秸秆还田量效果最佳,产量达4770.2kg/hm²;土壤中有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷、速效钾含量均随着桔秆还田量增加而增加,且对土壤速效养分含量的影响幅度大于对全量养分的影响。与秸秆不还田相比,桔秆还田土壤有机质增加8.9%~28.1%,全氮增加2.2%~20.0%,全磷增加11.4%~30.2%,碱解氮增加4.5%~27.2%,速效磷增加12.9%~73.3%,速效钾增加6.7%~63.0%,在本地区连续5年免耕条件下,60%桔秆还田量较为适宜。     

秸秆还田对白浆土养分含量的影响

秸秆还田可以减少环境污染,培肥土壤,是未来农业生产的发展趋势。本试验研究了不同秸秆还田方式及数量对白浆土养分含量的影响。结果表明,两年的玉米秸秆还田能够增加土壤有机质含量,秸秆还田量越大效果越明显,但对土壤全氮的影响不大;秸秆全量还田可以增加大豆生长后期的土壤全磷和全钾含量,而根茬还田对其影响较小。秸秆还田增加了土壤碱解氮含量;而对土壤有效磷含量影响不大;秸秆全量还田增加了土壤速效钾含量,而根茬还田对土壤速效钾含量没有表现明显影响。     

玉米秸秆还田配施腐熟剂对土壤理化性质及玉米产量的影响

为研究玉米秸秆还田及配施腐熟剂对土壤理化性质和玉米产量的影响。在博乐市小营盘镇玉米种植区设置了3个处理的田间试验,测定土壤理化性质及土壤酶活性,并调查玉米产量。结果表明,玉米秸秆还田能增加玉米产量,增加土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾,提高土壤酶活性,降低土壤容重。尤其以秸秆还田配施有机物料腐熟剂效果显著。     

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。     

长期定位试验下秸秆还田配套深松对土壤性状及玉米产量的影响

为破解我国玉米生产存在的耕层过浅、地力低下的难题,探索合理有效的秸秆还田技术,采用耕作和秸秆还田方式两因素裂区设计的5年定位试验,分析秸秆还田结合深松、增施氮素对土壤理化性状的影响。结果表明,深松降低土壤容重、孔隙度、有机质含量和速效钾含量,增加田间持水量、碱解氮和速效磷含量;秸秆还田降低土壤容重、田间持水量、碱解氮和速效钾含量,增加孔隙度、有机质和速效磷含量;秸秆还田配施氮素降低土壤容重、表层有机质含量、速效钾含量,增加土壤孔隙度、田间持水量、下层有机质含量、表层碱解氮含量、速效磷含量;秸秆还田结合深松降低表层土壤孔隙度和碱解氮含量、速效钾含量,增加土壤容重、下层孔隙度、田间持水量、表层有机质和速效磷含量;深松、秸秆还田、秸秆还田配施氮素、秸秆还田结合深松均有增产作用。     

秸秆降解菌系的筛选及其对酸碱度的响应

为给冷凉地区秸秆还田提供菌株资源,以常年处于低温环境的土壤与富含纤维素的腐烂物为菌源,以富集、继代培养方法筛选秸秆降解菌系和生产中主推的秸秆腐熟剂为试材,在15℃和20℃,pH 4.5、5.5、6.5、7.5、8.5、9.5条件下发酵秸秆,每隔24 h测定发酵液OD₆₀₀值,发酵15天测定滤纸酶、纤维素酶活性和秸秆降解率,探讨其对玉米秸秆的降解效果。结果表明,继代培养5~6代菌系分解纤维素的速度加快;15℃ 2种试材不同pH发酵液OD₆₀₀值第6天达到峰值,最高峰值均在pH 7.5;20℃ 2种试材不同pH发酵液OD₆₀₀值第7天达到峰值,秸秆降解菌系8号最高峰值为pH 8.5,秸秆腐熟剂最高峰值为pH 5.5。15℃ pH 8.5秸秆降解菌系8号滤纸酶活性显著高于秸秆腐熟剂;pH 7.5秸秆降解菌系8号纤维素酶活性显著高于秸秆腐熟剂;而秸秆腐熟剂纤维素酶活性在20℃ pH 4.5时高于秸秆降解菌系8号。15℃和20℃条件下,秸秆降解菌系8号pH 7.5秸秆降解率高,而秸秆腐熟剂为pH 4.5和pH 5.5秸秆降解率高;相同发酵条件下,秸秆降解菌系8号秸秆降解率显著高于秸秆腐熟剂。秸秆降解菌系8号降解秸秆适宜条件为中低温中性偏碱性,而秸秆腐熟剂为中温偏酸性。     

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。     

强启动真菌在牧草降解减容过程中的应用

为了加速牧草降解减容过程,选择了包括强启动真菌在内的3株具有较好降解牧草能力的真菌白腐菌、里氏木霉和强启动菌株QD-1作为外接真菌进行了牧草降解减容的研究。采用正交实验设计的方法对未灭菌牧草基质的降解减容条件进行了优化。结果表明最优的牧草降解减容条件为白腐菌接种量5%,里氏木霉接种量5%,强启动菌株QD-1接种量5%,尿素施用量1.6 g/kg,牧草基质含水量控制在60%。最优条件下发酵30天牧草的降解率达到45.6%。菌株QD-1经18SrDNA-26SrDNA ITS序列分析,鉴定为Pterula sp.。强启动菌株QD-1在牧草降解减容过程中不易受牧草中固有微生物的影响,在牧草基质中能迅速生长成为优势菌株,有利于实现降解减容过程的可控与标准化操作。该研究为外接真菌强化牧草降解减容的推广应用提供了一定的理论基础,同时也为农业生产过程中秸秆的处理提供了参考。     

长枝木霉T6微波诱变菌株筛选及其耐盐性测定

为了获得高效耐盐木霉菌株,本试验以长枝木霉T6菌株为出发菌株,采用微波诱变处理和NaCl溶液模拟盐胁迫条件,并结合菌丝生长速率,产孢量及菌丝干重等指标筛选最佳诱变耐盐菌株。结果表明,微波诱变对长枝木霉T6菌株生长具有明显影响,并随着微波诱变处理时间的不同其影响作用显著不同,尤其当诱变时间为60 s时,其诱变菌株的菌落直径、菌丝干重和产孢量显著高于原出发菌株。微波诱变时间为60 s条件下,获得的诱变菌株生长速率显著高于其他处理,较原出发菌株表现出较强的耐盐性,培养72 h较原出发菌株生长速率平均提高32.98%。该试验利用微波诱变处理选育和获得了高产和高效的耐盐性木霉菌株,为今后多功能木霉制剂的研发应用及推广奠定理论基础。     

微生物法发酵玉米秸秆生产单细胞蛋白的研究进展

论述微生物法发酵玉米秸秆生产单细胞蛋白的研究进展。主要介绍单细胞蛋白的开发利用价值,用微生物法发酵玉米秸秆纤维素生产单细胞蛋白的微生物菌种、简单工艺方法等,以及单细胞蛋白在食品工业及饲料工业上的应用和发展前景。     

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。     

哈茨木霉菌对小麦秸秆降解作用的研究

利用木霉菌产纤维素酶的能力,降解秸秆,有利于还田,减少生物质能源的浪费。通过连续多次提取木霉菌,以秸秆降解率为指标,研究木霉菌对秸秆降解能力。以秸秆失重率,秸秆中N、P、K中含量变化为指标,通过多次提取木霉菌,提高了其降解秸秆能力,提取到第4 次时,木霉对秸秆的降解率为最高,当提取到第5次时秸秆降解率略有下降,到第6次时下降最为明显。多次提取木霉菌,可能提高木霉菌降解秸秆的能力,但不是次数越多越好,以4次为宜。