高温纤维素降解菌的筛选及其复合菌剂对秸秆降解效果的研究

为了利用纤维素降解菌促进作物秸秆快速腐熟还田,解决秸秆资源的高效利用、培肥土壤和保护生态环境等问题,本论文进行了高温纤维素降解菌的筛选和应用效果的研究,为加快秸秆腐熟速度、提高还田效率提供优良的菌株资源和技术支持。本研究通过高温富集传代培养、CMC-Na刚果红培养基和高温驯化培养,筛选出2株高效纤维素降解放线菌(F1、F2)。根据菌落形态、培养特征和生理生化试验,初步鉴定菌株F1和F2属于链霉菌。 对筛选的菌株做了滤纸崩解效果、纤维素酶活性以及模拟堆肥试验,结果表明,两株菌对滤纸具有明显的崩解效果,并且发现两株菌具有很好的协同作用,在12h后就启动了滤纸条崩解,在35h就将滤纸完全崩解掉,效果均好于单一菌株；纤维素酶活性试验同样验证了两个菌株之间的协同作用,其纤维素酶活性最大可达22.96U/mL,均高于F1、F2的最大酶活(11.64U/mL和14.77U/mL)(P<0.05);在固体发酵试验中,两株菌对水稻和玉米秸秆都表现出良好的降解效果,在50℃条件下,秸秆经过10d发酵后的失重率都在20%以上,同时接入两株菌后对水稻秸秆的降解效率更是达到了31.27%。 将这两株放线菌分别进行液体扩培、固体发酵后得到一种秸秆腐熟菌剂,并对其进行了实验室盆钵堆肥腐熟和室外放大试验的效果研究。在实验室盆钵条件下,该菌剂表现出高效降解秸秆纤维素的能力,可使水稻秸秆在25d左右腐熟,对玉米秸秆的降解效果更好。 以水稻秸秆为基本原料进行中试规模的高温好氧堆肥试验,试验共设置了2个处理：不接种菌剂(CK)以及接种自制的复合微生物菌剂,研究了秸秆高温堆肥的腐熟过程。对堆肥过程中的的秸秆颜色、堆肥温度、秸秆剪切拉力和种子发芽率(GI)四个指标进行了跟踪测定。结果显示,接种微生物菌剂使秸秆堆肥达到高温的时间明显缩短,发酵温度能够稳定在60℃,加快了秸秆的腐熟过程。接种秸秆腐熟菌处理的水稻秸秆在2d后就进入了高温阶段(>50℃),高温能够维持三周以上的时间,其中出现了最高温度60.3℃,而CK对照组的最高温度只有40℃,远没有达到堆肥的高温要求。因此可以将该高温复合菌剂应用于秸秆还田,加速水稻秸秆的腐解速率,提高土壤有机质和钾、氮等养分含量,培肥土壤,克服作物连作障碍,降低病虫害的发生。同时获得的复合菌剂在秸秆腐熟中具有良好的效果和广阔的应用前景,为开发出应用于农业生产的秸秆腐熟剂奠定了坚实的基础。