微生物處理玉米秸稈的腐解特征研究.pdf

1、作物秸稈是一種重要的生物資源，我國秸稈資源豐富且產(chǎn)量巨大。但由于秸稈結構和性質的特殊性，導致其難以降解，進而限制了其資源化利用。傳統(tǒng)的秸稈處理方法不僅浪費資源，而且造成大氣污染，土壤板結、肥力下降等負面影響，秸稈生物處理以其污染少、效率高、利于工業(yè)化生產(chǎn)等特點被視為最有前途的處理方法。但在長期的科學研究和生產(chǎn)實踐中，人們主要關注秸稈中纖維素的降解，忽略了主要的限速有機物——木質素的降解研究。自然界中，木質素的完全降解是真菌、放線菌、細菌

2、或它們共同作用的結果，其中真菌起主導作用，而白腐真菌是目前公認的木質素降解首選微生物。秸稈降解是在微生物代謝過程中產(chǎn)生的一系列酶作用下完成的，而且需要多種酶協(xié)同作用。土地沙化是我國當前最為嚴重的生態(tài)環(huán)境問題之一，沙化土壤顆粒較粗、質地疏松，使得土壤蓄水保肥能力極差、有機質和養(yǎng)分含量低，不僅導致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中N、P等營養(yǎng)元素的流失，也造成面源污染和水體富營養(yǎng)化等環(huán)境問題，引起生態(tài)環(huán)境的惡化。因此，利用纖維素分解菌與木質素分解菌聯(lián)合處理秸稈

3、，并用于沙質土壤改良具有良好的應用前景。
　　 本文采用黃孢原毛平革菌單獨發(fā)酵、黃孢原毛平革菌與青霉菌混合協(xié)同發(fā)酵兩種方式處理粒度為0.5 cm、1-3 cm、4-5 cm的玉米秸稈。將培養(yǎng)5 d的黃孢原毛平革菌接種于不同粒度的玉米秸稈單獨發(fā)酵，30℃下恒溫培養(yǎng)，分別于培養(yǎng)5、10、15、20、25、30、35、40 d后取樣分析?；旌习l(fā)酵是在接種黃孢原毛平革菌15、20、25 d后，接入降解纖維素的青霉菌菌塊(1 cm×1 c

4、m)，在接種青霉菌的第5、10、15、20 d取樣分析，研究生物處理玉米秸稈的腐解特征，獲得如下研究成果：
　　 1.黃孢原毛平革菌對0.5 cm、1-3 cm、4-5 cm的玉米秸稈均有不同程度的降解，分解率和分解時間與玉米秸稈的粒度具有相關性。秸稈粒徑越大，木質素的降解率越高，腐殖化程度越高。發(fā)酵25 d后，秸稈的降解率和木質素的降解速率均明顯趨緩，秸稈處理最佳粒徑為4～5 cm。秸稈腐解產(chǎn)物中羧基含量不斷增加，酚羥基含量不

5、斷降低，說明其腐解過程為氧化過程，酚羥基被氧化為羧基。
　　 2.將降解木質素的黃孢原毛平革菌和降解纖維素的青霉菌做平板拮抗試驗，發(fā)現(xiàn)青霉菌生長優(yōu)勢較強，對黃孢原毛平革菌有競爭性抑制作用，需將兩種菌進行二步混合發(fā)酵降解秸稈，即先接種黃孢原毛平革菌，一段時間后再接種青霉菌。
　　 3.自然溫度條件下混合菌發(fā)酵玉米秸稈研究發(fā)現(xiàn)，0.5 cm的玉米秸稈在培養(yǎng)45 d后，P25+F20組合發(fā)酵玉米秸稈的降解率最高。接種青霉菌后腐

6、殖酸類物質含量降低，說明青霉菌不利于腐殖酸的形成。酚羥基含量下降，說明接種青霉菌后纖維素得到有效降解。
　　 4.電鏡分析結果發(fā)現(xiàn)，未經(jīng)發(fā)酵的玉米秸稈表觀結構緊密規(guī)整，而經(jīng)過黃孢原毛平革菌和混合菌發(fā)酵降解后的玉米秸稈，其表觀結構已被破壞，存在很多的裂縫和空洞，且混合菌處理玉米秸稈的效果優(yōu)于單一菌種的處理。
　　 5.對比發(fā)酵前后秸稈樣品的紅外光譜圖，發(fā)現(xiàn)黃孢原毛平革菌處理秸稈后，纖維素、木質素、半纖維素等碳水化合物發(fā)生分