高效纤维素降解菌株的筛选及其复合系菌剂在秸秆堆肥中的应用

【摘要】： 本研究从土壤、秸秆与牛粪堆腐物及垃圾堆腐物中分离得到293株纤维素降解菌,其中细菌79株,放线菌121株,真菌93株。通过纤维素刚果红培养基和测定生长速度复筛出高效纤维素降解菌10株,其中细菌4株(b60、b62、b66、b68),放线菌4株(s96、s98、s99、s106),真菌2株(f29、f53)。鉴定结果表明:b60为纤维单孢菌属(Cellulomonas),b62为假单孢菌属(Pseudomonas),b66、b68为芽孢杆菌属(Bacillus);s96、s98、s99为链霉菌属(Sterptomyces),s106为小单胞菌属(Micromonospora);f29为曲霉属(Aspergillus),f53为木霉属(Trichoderma)。 筛选出来的10株纤维素降解菌与本实验室保存的黑曲霉(HQM),强壮纤维单胞菌(DBJ),2株固氮菌(AB9,AB15),EM菌剂的正交试验结果表明,3个组合总体表现出协同降解纤维素作用,对滤纸降解效果为组合12＞组合8＞组合5。其中,通过对组合12的一系列环境适应性研究表明,该组合的碳源为微晶纤维素+CMC-Na时CMC酶活最高,最适氮源为蛋白胨+酵母膏,最适pH6.5,最适培养温度为30℃,培养第6天CMC酶活最高。 对菌株复合系12所产的胞外纤维素酶进行了酶学性质研究,结果表明在60℃,pH6.0条件下,该复合系纤维素酶对CMC-Na的米氏常数k_m为0.32g/L,酶的最大反应速度V_(max)为0.15mg╱g/(min·ml)。经过SDS-PAGE电泳结果表明,菌株复合系12所产胞外纤维素酶的分子量为98.5kD和61.3kD。 以秸秆为堆肥原料进行了好氧堆肥试验,实验共设置了3个处理分别为:不接种菌剂(CK_1)、外购商品菌剂(CK_2)、接种自制复合微生物菌剂(处理T)。对堆肥过程中的温度、含水率、pH值、C/N比、粗灰分、纤维素含量、耗氧速率、种子发芽率等11个指标进行了跟踪测定,结果表明:接入复合菌剂的CK_2和处理T,平均C/N比为19.27,比CK_1低17.10;平均纤维素含量为21.25%,比CK_1低6.35%;平均耗氧速率为0.035 mg O_2/(g·h·VS),而CK_1为0.76 mg O_2/(g·h·VS);平均种子发芽率为101.3%,比CK_1高33.7%。通过对C/N比、纤维素含量、耗氧速率和种子发芽率4个堆肥腐熟度指标的方差分析,结果表明,CK_1和CK_2,CK_1和处理T的C/N比都存在显著差异,CK_2与处理T之间差异不显著;其他3个指标的CK_1、CK_2、处理T三者之间的差异都未达到显著水平。 【关键词】：纤维素降解菌 微生物复合菌剂 好氧堆肥 腐熟度指标
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：S141.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 文献综述11-22
• 1.1 概述11
• 1.2 秸秆产生及利用现状分析11-13
• 1.2.1 我国作物秸秆产生的数量及分布11-12
• 1.2.2 秸秆的处理处置方法12-13
• 1.3 秸秆腐熟菌剂的研究进展13-16
• 1.3.1 纤维素和纤维素酶的降解机理13-14
• 1.3.2 降解纤维素的微生物14-15
• 1.3.3 秸秆腐熟菌剂的开发研究15-16
• 1.4 秸秆堆肥化的原理及研究进展16-19
• 1.4.1 堆肥的基本原理16-17
• 1.4.2 堆肥过程17-18
• 1.4.3 堆肥的影响因素18-19
• 1.5 堆肥腐熟度评价指标的研究现状19-21
• 1.5.1 腐熟度的概念19-20
• 1.5.2 腐熟度的评价指标20-21
• 1.5.3 腐熟度的综合评价体系21
• 1.6 本论文研究的目的意义21-22
• 2 材料与方法22-30
• 2.1 材料22
• 2.1.1 样品22
• 2.1.2 培养基22
• 2.2 方法22-30
• 2.2.1 好氧纤维素降解菌的分离、筛选与纯化22
• 2.2.2 高效秸秆降解菌的筛选22-23
• 2.2.3 菌种鉴定23
• 2.2.4 纤维素降解菌复合系的构建23
• 2.2.5 纤维素降解菌复合系的产酶条件研究23-24
• 2.2.6 纤维素降解菌复合系的酶学性质测定24-26
• 2.2.7 复合微生物菌剂的制备26-27
• 2.2.8 复合微生物菌剂对秸秆的高温堆肥效果研究27-29
• 2.2.9 堆肥腐熟度综合评价指标体系的建立29-30
• 3 结果与分析30-52
• 3.1 纤维素降解菌的筛选结果30-32
• 3.1.1 纤维素降解菌的初筛结果30
• 3.1.2 纤维素降解菌的复筛结果30-32
• 3.2 纤维素降解菌复合系的构建32-33
• 3.2.1 菌株间拮抗关系32-33
• 3.2.2 纤维素降解菌复合系的构建33
• 3.3 菌种鉴定33-36
• 3.3.1 细菌鉴定33-35
• 3.3.2 真菌鉴定35
• 3.3.3 放线菌鉴定35-36
• 3.4 纤维素降解菌复合系的产酶条件研究36-40
• 3.4.1 培养起始pH对复合系产酶的影响36-37
• 3.4.2 培养温度对复合系产酶的影响37
• 3.4.3 培养时间对复合系产酶的影响37-38
• 3.4.4 碳源对复合系产酶的影响38-39
• 3.4.5 氮源对复合系产酶的影响39
• 3.4.6 设计正交试验39-40
• 3.5 纤维素降解菌复合系的粗酶液性质测定40-43
• 3.5.1 动力常数K_m值得测定40-41
• 3.5.2 SDS-PADE41-43
• 3.6 复合微生物菌剂对秸秆的高温堆肥试验43-52
• 3.6.1 温度43-44
• 3.6.2 含水率44
• 3.6.3 pH值44-45
• 3.6.4 全碳45
• 3.6.5 全氮45-46
• 3.6.6 C/N比46-47
• 3.6.7 粗灰分47
• 3.6.8 粗纤维含量47-48
• 3.6.9 微生物数量48-50
• 3.6.10 耗氧速率50
• 3.6.11 种子发芽率50-51
• 3.6.12 方差分析51-52
• 4 讨论52-55
• 4.1 纤维素降解菌的筛选及高效菌株复合系的构建52-53
• 4.2 高效菌株复合系培养条件的优化53
• 4.3 堆肥腐熟度评价及各参数之间的相关性分析53-55
• 5 结论55-56
• 参考文献56-61
• 致谢61-62
• 攻读硕士学位期间发表的论文62

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