水解酶活性在秸稈靜態(tài)高溫堆腐過程中變化的研究.pdf

1、農(nóng)業(yè)廢棄物的堆腐是在微生物作用下，通過發(fā)酵使有機物礦質(zhì)化、腐殖化和無害化而變成腐熟肥料的過程。在微生物分解有機物的過程中，不但可以生成大量可被植物吸收利用的有效態(tài)氮、磷、鉀化合物，還會合成新的高分子有機物-腐殖質(zhì)。由于這一過程是在微生物分泌酶的作用下進行的酶促反應過程，研究酶活性變化可以從本質(zhì)上揭示堆腐過程的生物作用與機理，對秸稈的有效利用有著重要的科學價值。 本研究以小麥秸稈、玉米秸稈和尿素為堆腐材料，利用靜態(tài)高溫堆腐裝置，

2、系統(tǒng)性研究了堆腐過程纖維素酶、蔗糖酶、脲酶、蛋白酶活性以及堆腐過程溫度、含水率、電導率(EC)、pH值變化規(guī)律。以小麥秸稈為原料進行堆肥試驗，分別進行添加葡萄糖活化菌劑(G+J)、添加菌劑(J)、不添加菌劑(CK)三種處理；以玉米秸稈為原料進行堆肥試驗，進行添加微生物腐解菌劑(J)和不添加菌劑(CK)兩種處理。實驗結(jié)果表明： 1.在以小麥秸稈和尿素為堆料的腐解試驗中，G+J處理的纖維素酶活性峰值出現(xiàn)在第9d，達到334.37m

3、gglucose(g.24h)-1，J和CK酶活性峰值較G+J滯后3d和6d出現(xiàn)，酶活性峰值分別為271.59mgglucose(g.24h)-1和236.67mgglucose(g.24h)-1，添加微生物菌劑使得堆體纖維素酶活性變化趨勢發(fā)生很大變異；在以玉米秸稈和尿素為堆料的腐解試驗中，J處理的纖維素酶活性峰值出現(xiàn)在第9d為352.11mgglucose(g.24h)-1，CK處理的酶活性峰值較J處理滯后3d，為285.51mggl

4、ucose(g.24h)-1，加入微生物菌劑后纖維素酶在堆腐過程中的變化趨勢同CK處理基本一致。 2.在以小麥秸稈和尿素為堆料的腐解試驗中，G+J處理的蔗糖酶活性在第9d達到最高峰值，為1582.64mgglucose(g.24h)-1，J在第12d達到峰值，為1455.18mgglucose(g.24h)-1，CK處理的蔗糖酶活性峰值出現(xiàn)在第15d，為625.06mgglucose(g.24h)-1，G+J處理蔗糖酶活性峰值

5、是CK處理的2.53倍，J處理蔗糖酶活性是CK處理的2.33倍，表明加入菌劑能夠提高蔗糖酶活性，微生物菌劑可以加速農(nóng)業(yè)廢棄物的礦化；在以玉米秸稈和尿素為堆料的腐解試驗中，堆腐中期4d到12d兩個處理的溫度和蔗糖酶活性變化趨勢一致，隨著溫度的降低，蔗糖酶活性降低。 3.在以小麥秸稈和尿素為堆料的腐解試驗中，在堆腐23d后各處理脲酶活性均小于20.00mgNH3(g.24h)-1。3個處理整個堆腐過程脲酶活性的平均值分別為50.6

6、9±26.17mgNH3(g.24h)-1、34.68±7.58mgNH3(g.24h)-1和25.20±5.08mgNH3(g.24h)-1，添加復合微生物菌劑可使G+J和J處理在整個堆腐過程中脲酶活性均高于不接菌的CK；在以玉米秸稈和尿素為堆料的腐解試驗中，添加復合微生物菌劑后，整個堆腐過程中脲酶平均活性為(215.50±49.96)mgNH3(g.24h)-1，顯著高于不接菌的CK(F=18.73，P＜0.05)?？梢娊臃N復合微生

7、物菌劑可以提高堆料堆腐過程中脲酶活性，加速酰胺化合物的轉(zhuǎn)化。 4.在以小麥秸稈和尿素為堆料的腐解試驗中，溫度在第2d迅速升高，而酶活性降低，可見高溫對蛋白酶活性有抑制作用。在以玉米秸稈和尿素為堆料的腐解試驗中，添加復合微生物菌劑后，整個堆腐過程中平均蛋白酶活性為(9.63±1.37)mgNH2(g.24h)-1，而不接菌的CK則為(8.38±0.98)mgNH2(g.24h)-1，變異系數(shù)分別為14.23％和11.69％，但是

8、兩個處理間差異不顯著(P＞0.05)，原因可能是由于玉米秸稈本身粗蛋白質(zhì)含量很少，因而誘導其分泌的底物含量少。 5.小麥秸稈和尿素堆腐過程，G+J、J和CK處理的最高溫度分別為66℃、67.1℃和59.5℃，整個堆腐過程溫度大于50℃的時間為：G+J(240h)＞J(120h)＞CK(96h)；玉米秸稈和尿素堆腐過程，J和CK處理的最高溫度分別為73.3℃、65.9℃，整個堆腐過程溫度大于50℃的時間為：J(240h)＞CK(

9、192h)；小麥秸稈、玉米秸稈和尿素整個堆腐過程含水率都呈下降趨勢；小麥秸稈和尿素堆腐起始階段EC值上升，在堆腐12d3個處理達到高峰值分別為2.69ms/cm、2.32ms/cm、2.30ms/cm，隨后EC值下降，玉米秸稈和尿素從堆腐第2d開始到結(jié)束，接菌處理的EC值均高于不接菌的對照CK，整個堆腐過程總的EC值分別為26.59ms/cm和23.26ms/cm；小麥秸稈和尿素堆腐過程pH值在第2d升高，在第4d下降，隨后呈上升趨勢，