微生物利用不同碳源基质种类对形成腐殖质的差异影响

在自然界中,葡萄糖、纤维素和木质素是三种最典型、最常被微生物接触利用且最具代表性的碳源基质,不同农作物秸秆种类因3种成分含量不一而使得秸秆腐殖化作用的产物——腐殖质的结构特性有所差异。对微生物利用不同碳源基质种类形成腐殖质特性的研究对于构建农作物秸秆科学堆腐配方具有重要意义。本文针对微生物利用3种碳源基质对腐殖质形成特点的系统分析,明确了木质素有效解聚是其腐殖化的必经之路,腐殖化产物更接近真实土壤;尽管纤维素本身不含有芳环结构,但经微生物腐殖化过程后,菌体中芳构化程度有所提高;与木质素和纤维素不同,微生物利用葡萄糖进行腐殖化过程是合成反应,不同菌种利用葡萄糖形成的菌体腐殖质结构有显著差异。     

微生物特性对农业废物堆肥腐殖化的影响研究

;农作物秸秆是常见的农业废物之一,也是农业废物的重要部分,秸秆中含有大量的木质纤维素,由于木质素成分和微生物特性较为复杂,分解有难度,影响了腐殖质的转化,导致堆肥质量不高的状况。本文首先对农业废物堆肥腐殖化处理技术及木质素降解微生物的特性进行了分析,并就木质素降解与堆肥腐殖质形成之间的关系进行了研究,在此类研究基础上,进一步分析了不同微生物特性对堆肥腐殖化的影响,从而为加速堆肥腐熟度,提高农业废物堆肥品质提供理论基础。     

不同微生物对形成不同腐殖质组分的差异性研究进展

腐殖物质(HS)组分的差异性在很大程度上影响着土壤腐殖质的组成,后者可以很直观地衡量土壤肥力及土壤的熟化程度。土壤微生物与结构复杂、性质稳定的腐殖质之间的相互作用可使其完全或部分分解,与此同时产生新的腐殖质使有机质得到更新。微生物与腐殖质形成密切相关,绝大多数有关腐殖质形成的学说均肯定了微生物的特殊作用,但尚未形成统一的观点。文中主要从实验研究进展角度综述了微生物降解不同碳源有机物(葡萄糖、纤维素和木质素)对形成HS的影响,不同微生物(细菌、真菌和放线菌)分解利用HS的能力,及接种不同微生物对形成腐殖质组分和堆肥质量的影响。揭示了不同微生物对形成不同腐殖质组分的差异性,并对相关研究进行了展望。     

堆肥化过程木质素降解和腐殖质形成的研究进展

好氧堆肥化作为处理有机固体废物的技术之一,可同时实现废物的无害化、减量化和资源化。堆肥原料中含量丰富且结构复杂的木质素是限制快速腐殖化速率的重要因素,堆肥化过程中形成的稳定腐殖质是良好的土壤修复剂和调理剂。强化木质素的降解,同时促进腐殖质的快速形成是提高堆肥效率和堆肥质量的关键。综述了微生物、预处理方法和添加剂对木质素降解的影响,总结了堆肥腐殖质的特征与形成过程、腐殖质的应用研究、以及腐殖质形成与木质素降解的关系。提出应从以下几个方面开展研究:(1)木质素酶催化机理、降解酶基因结构和表达调控机理;(2)木质纤维素的高效、低耗破壁预处理技术;(3)堆肥腐殖质的结构特征及其对土壤营养调控的作用机理。为有机物的快速腐殖化及堆肥腐殖质的资源化利用提供参考和依据。     

里氏木霉利用玉米秸秆形成类胡敏酸（HAL）的特异性研究

为探明里氏木霉(Trichoderma reesei)在腐殖化过程中,不同培养时间下利用玉米秸秆得到的培养产物(HLS)的碱提取物——类胡敏酸(HAL)的结构特征是否具有与土壤胡敏酸相似的特异性,通过固体培养的方式模拟秸秆堆肥,在玉米秸秆中添加里氏木霉进行为期30 d的腐殖化培养,并以灭菌后不添加微生物的处理作为对照,在培养的0、15、30 d采样观察研究。通过元素组成、红外光谱及差热的技术手段对里氏木霉利用玉米秸秆形成的类胡敏酸(HAL)进行分析,与土壤的胡敏酸(HA)比较观察其特异性。对比CK,在模拟腐殖化的过程中,接种里氏木霉可以显著改变其HAL的结构特征,其芳香性/脂族性的比例变化符合多酚学说。里氏木霉可以在30 d内将HAL的元素结构集中在O/C=0.528、H/C=1.322左右,与土壤HA的O/C值、H/C值差异缩减了71.08%、49.25%,使其更加接近土壤HA的结构特征。总体来看,里氏木霉在分解矿化玉米秸秆中纤维素和木质素的同时,可以有效促进玉米秸秆向腐殖质的转化,其形成的HAL的结构变化支持了多酚学说。里氏木霉培养下的HAL可随着腐殖化培养时间的增加,与土壤HA的结构特征差异持续缩小,逐渐具有特异性。     

秸秆微生物降解机理研究

针对微生物降解秸秆的机理研究,系统性综述了秸秆微生物降解机理研究的一些进展.秸秆堆肥要经历矿质化和腐殖化两个阶段,研究了在秸秆堆肥各个阶段秸秆降解情况.论述了秸秆纤维素结构和纤维素酶降解机理,简要阐述了纤维素降解菌的种类.简要介绍了秸秆堆肥过程中微生物群落变化,研究了影响农作物秸秆微生物降解的因素,探讨了降解过程中温度、C/N、含水量、氧含量、有机质含量合适的范围.     

复合菌剂对玉米秸秆的降解及土壤微生物多样性的影响

为实现玉米秸秆的田间快速分解,采用室内和室外盆栽试验方法对复合菌剂(黑曲霉Aspergillus niger(J4)、枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis(A1)和毛栓孔菌Trametes hirsute(XYG422))促玉米秸秆分解效果进行分析,并研究复合菌剂对土壤养分及微生物功能多样性的影响。结果表明,先接种菌株A1和XYG422,间隔2 d后接种菌株J4对玉米秸秆中木质素、纤维素和半纤维素的降解效果优于3种菌株同时接种的处理。玉米秸秆接种复合菌剂40 d时,能显著提高玉米秸秆的降解率(35%)与对照相比提高了13%,但菌剂的不同接种剂量对玉米秸秆的降解差异不明显。施用复合菌剂后,土壤有效磷、速效钾和碱解氮含量增加,且随着培养时间的延长,其有效成分含量呈上升趋势。Biolog结果表明,施用复合菌剂的处理组在20 d和40 d时土壤微生物AWCD及Shannon、Simpson和McIntosh指数与对照(CK20和CK40)相比均有不同程度提高,但菌剂的不同接种剂量之间差异不明显。主成分分析表明,接种复合菌剂后土壤微生物的碳源利用情况有明显差异。对照组CK20和CK40碳源利用种类较少;T1和T2利用碳源较多,种类相似;T3和T4碳源利用种类最多,但利用种类存在一定差异。     

碳源对白腐菌降解竹基质的影响

为探索竹生物制浆的适宜条件,该文研究了5种碳源对白腐菌降解竹基质中木质纤维素的影响。结果表明,外加碳源刺激菌丝生长,白腐菌对竹基质中不同组分的降解程度因外加碳源的种类而异;纤维素降解率对白腐菌降解木质素和半纤维素的选择性起着关键的影响;10%葡萄糖、5%木聚糖和10%麸皮都能显著提高木质素和半纤维素的选择性系数,其中5%木聚糖的效果最好;木质素和半纤维素的降解选择性系数从12 .91分别上升到41.45和78.83;添加复杂碳源麸皮和玉米秆粉对白腐菌降解竹子中木质素和半纤维素的促进作用可能是木质素降解酶、小分子物质及共代谢多种途径共同作用的结果。总之,在利用白腐菌进行竹生物制浆时适当添加富含半纤维素的物质有利于提高效率,降低成本。      

乌梁素海和岱海沉积物有机质降解与微生物量动态响应模拟试验研究

基于乌梁素海和岱海的植物种类和微生物特性,开展了自然条件下乌梁素海芦苇、穗花狐尾藻和龙须眼子菜等分解过程中有机碳及其形态与微生物量的动态模拟实验,探讨了岱海不同湖区沉积物有机质分解过程中有机碳及其形态和微生物量的动态变化规律.结果表明,实验中各处理的上覆水中溶解态碳的动态变化趋势相似,但变幅不同.与岱海相比,乌梁素海上覆水中溶解无机碳(DIC)含量在30～90 d期间内较高.乌梁素海加有机物料与空白处理的DIC含量差异不显著,岱海湖心与湖滨处理的DIC含量相当.动态模拟实验中,微生物量的动态变化可能反映了在利用有机碳源过程中的微生物群落演替;轻组有机碳明显减少,重组有机碳有所增加,揭示;有机质矿化作用大于腐殖化作用,且腐殖化过程中腐殖质形成的速率序列为富啡酸(FA)＞胡敏酸(HA);0～80 d内,有机物料对腐殖质增加的幅度序列为芦苇＞穗花狐尾藻＞龙须眼子菜.     

接种微生物条件下牛粪+麦秸堆腐过程有机组分的动态变化

大量排放的畜禽粪便若利用不当则会对环境构成威胁,经微生物发酵、制成高效有机肥料是粪肥与秸秆综合利用的一种重要方式.试验以牛粪添加不同比例的小麦秸秆为原料,在接种和非接种微生物的条件下进行堆腐.研究了腐解过程有机组分及腐殖物质的动态变化.结果表明,随着腐解进行,乙醇溶性组分含量逐渐降低;水溶性组分含量先升高再降低;半纤维素和纤维素含量随腐解进行呈现一定波动,但总体旱降低趋势;木质索含量呈增加趋势;全碳含量降低,腐殖物质碳占全碳的比例逐渐增加,H/F比值逐渐升高.秸秆的加入比例越高越有利于木质素的积累,牛粪所占比例越大则越有利于腐殖物质的形成.接种微生物可促进有机物料中各有机组分的分解,并有利于腐殖物质的形成.     

欧美利用秸秆饲料的新途径

一、秸秆的营养价值 农作物成熟后的秸秆,一般说,质地粗硬,适口性差,不易消化,食入量低。秸秆的主要成分有细胞壁(也叫中性洗涤纤维NDF)、酸性洗涤纤维。细胞壁主要由纤维素、半纤维素、木质素组成;酸性洗涤纤维(ADF)主要由纤维素、木质素组成。木质素不被瘤胃微生物分解,而秸秆中的纤维素、半纤维素和木质素紧密地结合在一起,使秸秆的消化率受到影响。秸秆成熟得越老,木质化程度越高,秸秆的消化率就越低。 秸秆成熟后细胞壁、木质素成分增加,粗蛋白质成分减少,干物质消化率下降。一     

微生物对暗棕壤添加玉米秸秆腐殖化进程的影响

针对微生物如何在土壤外源添加有机质的腐殖化进程中发挥作用这一科学问题,采用定量分析、元素组成、差热分析和红外光谱法,研究微生物对暗棕壤添加玉米秸秆腐殖化进程的影响并揭示不同微生物处理间的差异。结果表明,微生物处理能够显著促进有机物料的腐殖化,细菌由于对有机物料和腐植酸的利用度不高而产生的影响最小,真菌和放线菌的影响显著。腐植酸结构分析及PQ值(表征腐殖化程度)结果进一步揭示,微生物处理有利于HA(胡敏酸)的合成,并且FA(富里酸)有向HA转化的可能;细菌、真菌分别对腐植酸的N、H元素含量影响大,放线菌对腐植酸结构的影响主要表现在C=O键上;在培养后期,放线菌由于对纤维素类物质的充分利用而对腐植酸结构的影响超过了其他类群微生物。定量与定性分析结果能够相互印证,肯定了不同微生物对腐殖化进程的影响表现在不同培养阶段对不同物质和官能团的利用上。     

氨化饲草制作技术探析

农作物秸秆是放错位置的宝贵资源。在秸秆资源中添加一定量的尿素,使得秸秆的纤维素结构发生改变,柔性增加,含氮量和粗蛋白含量增加,制成营养价值相当于中等优质青干草的饲草。其原理是尿素在分解过程中会和秸秆发生氨化反应,破坏秸秆中的纤维素、半纤维素和木质素。氨化后秸秆含氮量增加,用其饲喂反刍类动物,含氮类物质会被动物胃中的尿素酶水解成氨和二氧化碳,在微生物的作用下,将氨合成菌体蛋白质,提高饲料的蛋白含量。     

秸秆木质素降解及其对土壤微生物的响应综述

秸秆还田是农作物秸秆资源最有效的归宿,因此秸秆木质素也成为了土壤有机质的重要组成部分.土壤微生物能够准确地反映出土壤质量的变化,并且除去秸秆木质素自身结构的改变,由土壤微生物所主导的生物降解成为了秸秆木质素在土壤中周转的主要因素;秸秆木质素在降解过程中也会反作用于土壤微生物.该文归纳并讨论了秸秆木质素的降解方式、速率、影响因素以及其与微生物的关系,为今后探索研究木质素与微生物的作用机制提供参考.     

江苏省3个不同地区水稻秸秆的主要化学成分研究

[目的]研究了江苏省3个不同地区水稻秸秆的主要化学成分.[方法]测试江苏省淮安、常州和镇江2011 ～2013年收集的水稻秸秆的纤维素、半纤维素、木质素和粗灰分含量.[结果]3个地区不同年份水稻秸秆的纤维素及半纤维变化趋势一致,纤维素含量呈先下降后上升趋势,半纤维素含量呈下降趋势.淮安和常州不同年份水稻秸秆的木质素含量均呈先上升后下降趋势,镇江市呈下降趋势.3个地区不同年份水稻秸秆的灰分含量变化不大,且均低于65％.且不同年份间水稻秸秆化学成分变化显著.[结论]该研究可为农作物秸秆的高附加值利用提供依据.     

一组复合菌发酵秸秆的理化效应及饲喂效果

采用人工培养及动物饲喂方法，研究了玉米秸秆粉经复合菌发酵后的变化及对鸡的饲喂效果。结果表明，玉米秸秆粉经一组复合微生物发酵后，电镜显示秸秆细胞壁结构受到破坏，原来致密、有序的组织结构被打乱，形成了大量的空洞。秸秆的主要成分纤维素、半纤维素和木质素分别下降了26．36％，43．30％和26．96％，粗蛋白提高了60．41％。动物饲喂实验表明，可以替代10％的原混合饲料，说明农作物秸秆经复合微生物发酵后，秸秆中与木质素交连在一起的纤维素和半纤维素游离出来，增加了细胞壁及胞内容物与微生物酶的接触机会，提高了农作物秸秆生物降解效率，提高了秸秆的营养价值，有利于动物的消化吸收。     

农作物秸秆木质纤维素生物降解酶及降解菌的研究进展

作为农业副产品,农作物秸秆是一种重要的可再生资源。研究表明,农作物秸秆的主要成分是木质纤维素,而某些细菌和真菌生产的酶具有较好的生物化学性质,可用于木质纤维素的降解。本研究阐述了木质纤维素降解酶的种类和降解机理,综述了水稻秸秆、小麦秸秆和玉米秸秆的降解微生物种类。同时,本研究分析了当前单一菌株和复合菌系的在商业化利用上的不足,展望了未来的发展方向。本研究将为筛选新型优质木质纤维素降解菌和开发纤维素降解菌用于农业秸秆的资源化利用提供依据。     

复合微生物菌剂发酵制备生物腐植酸的条件优化及其结构特性

为探究利用农业废弃物制备生物腐植酸的工艺条件,本研究筛选具有木质纤维素腐殖化功能菌株并复配高效微生物菌剂,研究发酵条件对生物腐植酸产量的影响,探究制备获得的生物腐植酸产物的结构特性。本研究以小麦秸秆为主要底物共筛选获得14株腐殖化功能菌株,其中哈茨木霉DLT21、绒毛木霉DLS32、裂褶菌JLD3和拟康氏木霉DLS12腐植酸产量显著高于其他菌株,4株菌具有良好的相容性并且木质纤维素降解酶系互补。利用复合微生物菌剂发酵获得的最佳生物腐植酸制备条件为：麸皮为碳源、豆粕为氮源、麸皮与豆粕质量比为1∶0.8、初始含水率为70%、接种量为10⁷个·g^-1（以干质量计）,在此条件下发酵20 d,腐植酸产量达338 mg·g^-1。与商品腐植酸相比,本研究制备获得的生物腐植酸具有更高的N、H元素含量以及更多的羟基、亚甲基和酰胺基官能团。     

微生物转化秸秆饲料研究进展

秸秆作为农作物的主要副产品,是一种重要的可再生资源,利用微生物的降解能力,将秸秆转化为动物 可利用的饲料,对于解决人畜争粮具有重大意义,首先分析了秸秆的结构特点及其作为饲料的限制因素,然后详细 论述了可用于秸秆处理的微生物的种类及其作用,重点介绍了微生物菌种的选择,比较了不同发酵工艺的特点,最 后,分析了目前微生物处理秸秆存在的问题与解决方向,以期为深入开发秸秆饲料提供理论参考。     

秸秆养殖反刍动物高效摸式

秸秆富含纤维素、木质素、半纤维素等非淀粉类大分子物质。作为粗饲料营养价值极低．对其进行加工处理后可提高营养价值。处理方法有物理法、化学法和微生物发酵法。经过物理法和化学法处理的秸秆．其适口性和营养价值都大大改善．但仍不能为单胃动物所利用，只有经过微生物发酵．通过微生物代谢产物将其中的纤维素、木质素、