功能菌剂对堆肥中木质纤维素降解的影响

以鲜牛粪和稻草为材料进行好氧堆肥,主要研究了接种木质纤维素降解菌对堆肥过程中木质纤维素降解酶活性、木质纤维素降解菌数量动态及木质纤维素降解率变化的影响。结果表明,接菌处理使堆肥在第3 d进入高温期,并维持45℃以上高温长达20 d(自然堆肥为14 d)。接菌处理堆肥中的木质纤维素酶活性在各个时期均高于自然堆肥,其中羧甲基纤维素酶、滤纸酶和半纤维素木聚糖酶活性最大值分别为1 120、268、1 681 U/L,高出自然堆肥959、209、1 459 U/L;漆酶活性在第18和31 d出现两次峰值,分别为4 666和3 666 U/L,而自然堆肥的漆酶活性在第18 d出现一次明显峰值,仅为1 700 U/L。接菌处理的木质纤维素降解菌数量在堆肥各个时期均高于自然堆肥;堆肥结束时,接菌处理堆肥中木质素、纤维素和半纤维素的降解率分别高于自然堆肥14.33%、31.31%和19.57%。以上结果表明,加入木质纤维素降解菌可明显提高堆体温度,延长堆肥高温期,增加堆肥中木质纤维素降解菌数量,提高相关酶活性和木质纤维素降解率,可以考虑将其进一步应用于较大规模的牛粪堆肥处理或其他禽畜粪便的堆肥处理。     

木质纤维素降解菌剂DN-1促进堆肥腐熟度的评估

为提高堆肥中木质纤维素降解效率,促进堆肥腐熟进程,主要采用红外光谱法(FTIR),同时结合堆肥温度、种子发芽率及木质纤维素含量变化,研究了添加木质纤维素降解菌剂DN-1对堆肥腐熟的促进作用。结果表明,加入菌剂使堆肥在45℃以上高温期持续20 d,比自然堆肥高温期延长6 d;堆肥结束时,添加菌剂堆肥的种子发芽指数为93.3%,自然堆肥仅为56.7%;菌剂堆肥中木质素、纤维素和半纤维素的降解率分别为42.54%、62.57%和67.14%,分别高出自然堆肥14.33、31.31、19.57个百分点。红外光谱变化反映了堆肥过程中木质纤维素、多糖、脂肪和酰胺等成分的减少及芳香结构成分的增加,为菌剂DN-1促进堆肥中有机成分的转化和腐熟进程提供了有力的直接证据。菌剂DN-1具有很好地促进堆肥中木质纤维素降解和提高堆肥腐熟度的潜力,可以将其进一步应用于较大规模的堆肥处理。     

一株木质素降解菌的筛选鉴定及其在堆肥中的应用

为提高农林废弃物堆肥中木质素的降解效率,促进堆肥腐熟,提高堆肥品质,研究筛选了一株高效木质素降解菌株,并应用于猪粪与枯枝落叶混合堆肥。研究结果表明,筛选菌株YZC3对木质素的降解率达到79.2%,可同时产生木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶和漆酶,其中锰过氧化物酶活性最强,为16.4 U/mL。经形态学和ITS分子鉴定,确定YZC3其为粉红粘帚霉(Clonostachys rosea strain)。将其应用于堆肥中,可延长高温持续天数6d和二次发酵天数3 d,堆肥结束时T值降为0.59,而对照堆肥为0.86,显著促进了堆肥腐熟。YZC3还有助于提高堆肥产品中腐植酸含量,减少堆肥中全氮的损失,是一种极具应用价值的堆肥菌剂。     

结晶纤维素降解细菌的筛选、分离与鉴定

采用以结晶纤维素（Avicel）为唯一碳源的平板活性筛选法,从60份森林腐殖土、腐术样品中分离得到2株在pH5．0、37℃条件下高效降解结晶纤维素的细菌菌株GXN152和GXN153。以菌株的总DNA基因为模板,用细菌的16S rRNA基因的通用引物扩增得到菌株GXN152和GXN153的16S rRNA基因序列。测序分析表明菌株GXN152的16S rRNA基因序列和洋葱假单胞菌（Burkholderia cepacia）菌株CNR22的16S rRNA基因序列的同源性最高,具有98％的同源性,生理生化特性检测表明菌株GXN152具有洋葱假单胞菌的鉴别特征,将结晶纤维素降解菌GXN152鉴定为洋葱假单胞菌。菌株GXN153的16S rRNA基因序列和类芽孢杆菌（Paenibacillus favisporus）菌株GMP01的16S rRNA基因序列的同源性最高,具有99％的同源性,生理生化特性检测表明菌株GXN153具有类芽孢杆菌的鉴别特征,将纤维素降解菌GXN153鉴定为类芽孢杆菌。     

牛粪堆肥各阶段主要纤维素降解菌分离与作用规律分析

以纤维素降解率和糖生成率为主要指标,对堆肥各阶段主要纤维素降解菌进行分离筛选,并对其作用规律进行了初步研究.结果表明,纤维素降解分为转化为堆肥有机质及糖等小分子物质两个方面;堆肥早期糖生成量相对较多,对发酵微生物生长及堆体升温具有重要作用;堆肥中后期则更多转化为堆肥有机质,对腐殖质形成具有重要作用;嗜纤维菌、假单胞菌,小单孢菌、纤维单胞菌、纤维弧菌、芽孢杆菌,高温放线菌、小多孢菌、链霉菌、曲霉,小单孢菌、木霉、青霉、曲霉、芽孢杆菌等分别为低温、中温、高温、降温阶段纤维素降解主要功能菌;以纤维素降解率和糖生成率作为研究和筛选纤维素降解菌的主要指标,具有重要应用价值.     

玉米秸秆降解真菌的筛选鉴定

为筛选适宜的玉米秸秆纤维素降解菌株作为玉米秸秆腐熟菌剂菌株资源储备，通过采用腐殖玉米秸秆土壤微生物培养筛选、刚果红水解圈测试及酶活测定等多种方法的应用，筛选得到2株具有纤维降解能力的真菌1#菌株和2#菌株。经形态学和分子生物学鉴定，初步确定1#菌株为长枝木霉，2#菌株为聚多曲霉。真菌1#菌株和2#菌株在刚果红培养基上均呈现比生长圈大2倍的水解圈。2个菌株在液体、固体2种酶液发酵情况下均表现内切酶活较强(65.202～217.614 U/mL)，均高于外切酶活(55.398～85.322 U/mL)和滤纸酶活(46.074～141.366 U/mL)，认为这2个菌株可作为玉米秸秆专用腐熟菌剂研发的储备菌株。     

堆肥中纤维素降解菌的筛选及复配菌降解性能研究

为加快堆肥过程中秸秆纤维素的降解速率,本研究从玉米秸秆堆肥中分离纤维素分解菌,并通过测定羧甲基纤维素酶(CMCase)活力、滤纸条崩解能力及兼容性,筛选出优良菌株,进而构建复合菌系,并对降解性能进行评价。结果共获得29株纤维素分解菌,对其中的高效菌株进行配伍,构建了6组复合菌系。除复合菌系F外,其他复合菌系的滤纸酶活力均显著高于单一菌株(P<0.05),尤以复合菌系B(xw1、xw3、xw8)、D(xw16、xw21、xw31)的酶活力最高,分别为22.8、20.4 U·mL^-1,比其中的最强单菌株xw3、xw21高出58.3%、68.6%,且所产酶具有耐高温(40～55℃)性。复合菌系B、D培养5 d可将滤纸条崩解为糊状,10 d内对秸秆的降解率达24.5%、21.9%,较单菌株xw8、xw31增加9.4和4.7个百分点。经16S rDNA分子鉴定,复合菌系B由微杆菌属(Microbacterium sp.)、类芽孢杆菌属(Paenibacillus sp.)组成,复合菌系D由芽孢杆菌属(Bacillus sp.)、类芽孢杆菌属(Paenibacillu ...     

粉碎粒径对番茄和辣椒秸秆堆肥木质纤维素降解特征的影响

为探索茄果类蔬菜秸秆在菜田就近进行好氧堆肥粉碎条件,研究了2种粉碎粒径（碾压粉碎2～5 cm、切割粉碎1～2 cm）对3种蔬菜秸秆（番茄、辣椒及二者混合秸秆）堆肥的木质纤维素降解特征的影响。结果表明,番茄、辣椒和混合秸秆在堆肥过程中木质纤维素组分降解率由高到底依次为半纤维素>纤维素>木质素,大粒径处理能够降低堆肥初始木质纤维素的含量,同时加快纤维素和半纤维素在堆肥后期的降解;小粒径处理则能够提高堆肥积温,促进木质素的降解。冗余分析表明,纤维素和半纤维素降解是促进全碳降解的关键因素。大粒径处理的3种秸秆初始全氮、全磷、全钾和腐植酸含量显著高于小粒径处理,且在堆肥结束时大粒径处理的氮、磷、钾总养分含量（8.03%）和腐植酸含量（12.15%）仍显著高于小粒径处理（6.88%、9.44%）。在生产中,蔬菜产地可选择秸秆还田机碾压粉碎至2～5 cm粒径或容重0.3 g/cm3下的粉碎粒径对茄果类蔬菜秸秆进行堆肥,有助于木质纤维素的降解和堆肥质量的提高。     

采用EEM-FRI方法研究黑曲霉对牛粪堆肥腐熟及纤维素降解影响

为了优化堆肥工艺,提高堆肥产品质量,研究黑曲霉对牛粪堆肥腐熟度和纤维素降解的影响。该研究以牛粪为原料,小麦秸秆为辅料,以不添加黑曲霉为对照,分别添加1%、2%和3%的黑曲霉进行好氧堆肥,研究了黑曲霉不同添加量对腐熟度指标、养分含量、腐殖质组成以及纤维素组分的影响,并采用激发发射荧光光谱结合荧光区域积分（Excitation Emission Matrix fluorescence spectra -Fluorescence Regional Integration, EEM-FRI）对堆肥腐熟度进行评估。结果表明,与对照组相比,黑曲霉接种量为2%可快速提高发酵温度,高温期提前1d出现,胡敏酸含量较初期增加49.94 g/kg,富里酸较初期减少37.51 g/kg,并提高了腐殖化水平。黑曲霉接种量为3%时种子发芽指数提高了2.38%,总磷含量增加了22.3%,纤维素和半纤维素降解率分别是对照组的1.36、1.42倍,更有利于堆肥的腐熟。通过EEM-FRI法发现添加黑曲霉可促进有机物降解,并促进了腐殖质物质的形成,加快了堆肥腐熟。相关性分析表明,添加黑曲霉后,发酵物料总磷含量与纤维素、胡敏酸以及富里酸类物质之间的相关性显著,说明黑曲霉促进了纤维素的降解以及腐殖质类物质的形成。综合考虑堆肥腐熟度和纤维素降解水平,建议牛粪堆肥中黑曲霉添加量为2%～3%。该研究可为利用黑曲霉促进牛粪堆肥腐熟,提高有机肥品质提供支持。     

阿特拉津降解细菌的筛选和鉴定

从营口农药厂排污口、药厂周围受污染土壤及未受污染农田分别采集活性污泥和土样,共富集分离到以阿特拉津作为唯一氮源生长的28个菌株。对所分离到的菌株进行降解能力的测定,筛选到降解能力相对较高的2个菌株,其降解率分别为62.7%、58.3%,分别编号为AT1、AT3;对AT1、AT3菌株进行初步鉴定,分别为芽孢杆菌(Bacillus sp.)、假单胞菌(Pseudom onas sp.)。     

复合系WSC-6的菌种组成特性及其木质纤维素分解能力

利用平板分离法与变性梯度凝胶电泳(DGGE)法研究了高效分解木质纤维素的微生物复合系WSC-6的菌种组成,平板法分离得到了9株好气性的细菌,它们与Pseudoxanthomonas taiwanensis、Tepidiphilus margaritifer、Bacillus sp. E53-10、Proteobacterium S072、Beta proteobacterium HMD444、Rhizobiaceae str. M100、Petrobacter succinimandens BON4、Bacillus thermoamylovorans、Paenibacillus sp. SAFN-016的相似率分别达到了97.5％,99.0％,98.4％,100％,98.9％,99.3％,98.1％,99.5％,99.8%。利用DGGE分析表明,复合系中还存在利用平板法难以培养的5株厌氧或者兼性厌氧细菌,它们的16SrDNA V3区的序列与Ureibacillus thermosphaericu、Clostridium thermosuccinogenes、Clostridium thermopalmarium、Uncultured Clostridium sp. clone A1-3、Uncultured bacterium tbr4-24具有很高的相似率。在50℃静置培养条件下,接种3d 后复合系WSC-6可以分解添加稻秆总量的81.3％。好氧菌与厌氧菌共存于复合系中,复合系表现出了高的细菌组成多样性,从而保证了复合系具有强的稳定性和多菌协同分解木质纤维素的能力,明确菌种组成多样性对于研究复合系高效分解木质纤维素的机理意义重大。     

添加木炭改善猪粪稻壳好氧堆肥工艺及质量

为促进农业废弃物的资源化利用,试验以猪粪和稻壳为原料,用化学分析和仪器分析相结合的方法,研究了添加不同质量分数（0、2.5%、5.0%、7.5% 和10.0%）的木炭对60 d猪粪好氧堆肥过程的影响。结果表明：在堆肥有机质的降解过程中,含-OH、-CH3和-CH2基团的化合物的质量分数逐渐减少,含-C=O、C-O-C、-COO基团和含芳香环类物质的质量分数逐渐增加。添加木炭能促使堆肥物料的降解,随着木炭添加量的增加,在60 d的堆肥过程中,各处理有机碳的质量分数分别降低了12.23%、13.77%、14.88%、15.36%和15.86%,碳氮比分别下降了47.80%、54.98%、56.97%、60.03%和65.73%。与对照相比,添加木炭可延长堆肥高温期的停留时间3～ 5 d,增加堆肥物料的持水能力并降低堆肥产品的电导率;同时,添加木炭还能减少堆肥初期氨气的挥发,提高铵态氮的质量分数,促使堆肥后期硝态氮的转化。堆肥结束时,添加木炭可使硝态氮的质量分数提高55.86%～89.32%,总氮的质量分数提高20.55%～53.07%,雪里蕻种子发芽率提高17.6%～41.2%,萌发指数达1.02～1.44。研究表明,添加木炭能促进堆肥有机物料的降解,加快堆肥腐熟脱毒,增加堆肥产品总氮的质量分数,提高产品质量。木炭作为一种潜在的猪粪堆肥添加剂,在促进农业废弃物资源化利用方面具有广阔的应用前景。     

用化学和生物学方法估测不同C/N比猪粪堆肥的腐熟度

Aerobic static pile composting(Mechanical turning every 3 days) of pig manure was prepared at 8 m^3 windrow heaps .Sawdust was used as the bulking aagent to provide additional carbon and to increase the porosity of the substrate Two treatments at initial C/N ratios of 30 and 15,respectively,were designed in the study,Dissolved organic carbon(DOC),soluble NH4^ -N,C/N ratios in solid and aqueous phases,E4/E6 ratios,and seed germination index(GI) were determined to evaluate the maturity of the co-composts.Seed germination index,a biological parameter,was suggested as one of the most reliable maturity indicators for organic compost.The results showed that the treatment at the initial C/N ratio of 30 reached maturity after 49 days of composting ;however,the treatment at the initial C/N ration of 15 should require composting time of longer than 63 days to obtain maturation.Chemical multi-indicator evaluation was necessary,and the GI measurement was the recommended approach for maturity evaluation in the study.     

菠菜内生固氮菌的分离及其功能特性研究

内生固氮菌具有促生、病原菌的防治及生物固氮等作用,并且占据着植物组织内有利于营养供应和微环境适宜的生态位,是重要的微生物菌种资源。从菠菜根内分离筛选优势内生固氮菌7株,其中假单胞菌属(Pseudomonas)5株,红球菌属(Rhodococcus)和黄杆菌属(Flavobacterium)各1株。菌株Pseudomonas sp.BCE6和Pseudomonas sp.BC-E8固氮酶活性较高,分别为(13.19±0.32)和(12.11±0.96)C2H4nmol/(mg protein·h),与圆褐固氮菌(ACCC11103)的固氮酶活性具有极显著性差异(P0.01);菌株Pseudomonas sp.BC-E7具有固氮酶活性[(8.42±0.03)C2H4nmol/(mg protein·h)]、产IAA能力[(59.58±4.15)μg/m L]、ACC脱氨酶活性[(5.067±0.376)μmol/(mg protein·h)],拮抗立枯丝核菌ACCC36124(Rhizoctonia solani)、麦类赤霉病ACCC36272(Gibberella zeae)等4种常见土传病害。菠菜内生固氮菌Pseudomonas sp.BC-E7是一株多功能内生菌,具有较好的生产应用前景。     

添加硫酸对牛粪堆肥过程及其养分变化的影响

为研究不同浓度硫酸对畜禽粪便条垛式堆肥中pH值以及养分含量动态变化的影响,以牛粪和锯末为试验材料,以实验室常用浓硫酸稀释成不同浓度为添加物,在露天进行43 d 的条垛式堆肥,测定堆肥过程中温度、 水分、 pH值、 全量和速效养分含量,并以种子发芽指数测定堆肥效果。结果表明,在初始物料中添加0.2 mol/L、 0.3 mol/L 的硫酸对缩短堆肥高温上升期,降低堆肥 pH 和促进有机质分解,提高堆肥中全氮、 全磷、 全钾、 有效磷、 速效钾含量具有明显效果。其中添加0.2 mol/L硫酸堆体在堆肥43天时全氮、 全钾、 全磷、 速效钾、 有效磷与堆肥对照相比分别增加了19.51%、 13.49%、 6.07%、 21.39%、 9.03%。堆肥结束时各个处理发芽指数均达到80%以上,不会对植物造成毒害作用。整体来说,牛粪堆肥中添加0.2 mol/L的硫酸,堆肥效果最好。本研究为硫酸添加物应用于实际堆肥工程提供了理论依据。     

壤和堆肥中四环素类抗生素的检测方法优化及其在土壤中的降解研究

在对土霉素（OTC）、四环素（TC）和金霉素（CTC）3 种四环素类抗生素的高效液相色谱（HPLC）检测分析方法以及在土壤和堆肥中的提取方法进行改进和优化的基础上,采用该方法进行了 3 种抗生素在土壤中的降解试验。结果表明,选用 Agilent Eclipse XDB-C8（4.6150 mm,5 m）色谱柱,以 0.01 mol/L草酸/乙腈/甲醇（79/10.5/10.5,v/v/v）为流动相,紫外检测波长 268 nm,流速 1.0 mL/min,进样量 5 L,采用外标法定量,可使 3 种四环素类抗生素在 20 min 内全部洗脱并达到基线分离; 在 0~10 mg/L 范围内,抗生素浓度与峰面积呈显著的线性关系,相关系数（r）均 0.999。土壤和堆肥样品中的 OTC、TC 和 CTC可用1 mol/L NaCl/0.5 mol/L 草酸/乙醇（25/25/50,v/v/v）混合溶液提取,其回收率在 76.0%~92.5% 之间。加入到土壤中的抗生素在 25℃下避光培养 49 d 后,在壤土和红土中的降解率分别是 67%~72% 和 36%~46%,对应的半衰期分别为 2630 d 和 4675 d,说明抗生素在壤土中比红土中容易降解。此外,3种抗生素在壤土中的半衰期没有显著性差异,而在红土中 CTC 和 TC 的降解速率显著高于 OTC。     

不同碳氮比猪粪堆肥及其产品肥效

为有效处理规模化猪场养殖粪污,确立猪粪堆肥的原辅料最佳配比,建立高效堆肥工艺。通过工厂化堆肥试验,以猪粪为原料,稻壳和蘑菇渣为辅料,设置3个C/N分别为10、25和35的处理(Z1、Z2、Z3),比较不同碳氮比猪粪、稻壳及蘑菇渣混合物高温堆肥过程中堆体温度、pH值、EC、C/N、养分等指标差异和黄瓜盆栽促生试验中不同处理所得猪粪堆肥的促生效果。3个处理的高温期平均温度为Z2Z3Z1,堆肥结束时各处理的pH值为7.51、7.63、6.96,EC值为1.31、1.65、1.54 m S·cm-1;NH_4~+-N的含量为Z3Z2Z1;NO-3-N含量为Z1=Z2Z3,各处理C/N分别下降了18.24%、47.56%、30.47%,Z1、Z2、Z3的氮、磷、钾(N、P_2O_5、K_2O)总养分含量分别达50.25、51.66、48.43 mg·kg-1。3个堆体的发芽指数显示其均已腐熟,三维荧光图谱则显示Z1、Z2腐熟程度较高于Z3。两季盆栽促生试验结果显示化肥处理与Z2处理肥效最佳,Z1、CK处理次之,Z3处理效果最差。C/N为25是堆肥适宜的C/N初始设定值,有利于堆体的快速腐熟和养分保持,其堆肥产品肥效优异。     

Isolation and identification of effective cellulolytic bacteria in composting process from different sources

Cellulolytic bacteria have a bio-activating role in the composting process. A study was carried out to isolate and identify cellulolytic bacteria from various sources. The isolates were cultured in the carboxymethyl cellulose (CMC) agar medium and incubated at 30°C for 3–7 days. Based on morphological characteristics of the isolates, maximum diameter of a clear zone around the colony and maximum cellulolytic activity, eight isolate were selected for further studies regarding composting experiments.

Molecular tests based on PCR amplification and sequencing of 16S rRNA gene of isolates showed the closest phylogenetic similarity with the species of Stenotrophomonas rhizophila DSM14405 (99.8%), Brevibacterium halotolerans DSM8802 (99.6%), Achromobacter marplatensis B2 (99.8%), Bacillus methylotrophicus CBMB205 (100%), Pseudomonas azotoformans IAM 1603 (99.7%), Bacillus sonorensis NBRC 101234 (99.8%), Bacillus subtilis KCTC 13429 (100%) and Ochrobactrum thiophenivorans DSM 7216 (99.3%). The study of the isolates impact on the composting of palm wastes in a randomized complete block design with 11 treatments in 3 replications showed that strain IB (B. methylotrophicus) caused a significant decrease in C:N ratio (58%). The increasing of microbial respiration compared with control after 30 days incubation at 37°C showed that the B. methylotrophicus strain IB with cellulolytic characteristics can be applied to hydrolysis of cellulosic biomass in the composting processes.