玉米秸稈腐解復(fù)合菌系CSS-1的構(gòu)建、菌群組成及腐解特性研究.pdf

1、選育在常溫下對(duì)玉米秸稈具有高效、穩(wěn)定腐解功能的微生物復(fù)合菌系并分析其菌群組成，以促進(jìn)我國(guó)北方農(nóng)區(qū)原位還田玉米秸稈的快速腐解，推進(jìn)秸稈還田應(yīng)用。本研究采用限制性培養(yǎng)、溫度梯度誘導(dǎo)的方法，以山西、山東、北京等省市玉米秸稈連續(xù)多年還田的土壤樣品為菌源，以秸稈失重率、C/N以及CMC（羧甲基纖維素鈉）酶活為篩選指標(biāo)，篩選獲得高效穩(wěn)定的玉米秸稈腐解復(fù)合菌系CSS-1；比較復(fù)合菌系不同繼代腐解秸稈的失重率、酶活以及微生物菌群的變性梯度凝膠電泳（DG

2、GE）的菌群監(jiān)測(cè)動(dòng)態(tài)變化，評(píng)價(jià)CSS-1的功能及其組成穩(wěn)定性；采用克隆文庫(kù)法，解析復(fù)合菌系CSS-1的主要菌群組成；以復(fù)合菌系的生長(zhǎng)曲線、pH、CMC酶活以及木聚糖酶活、揭示其腐解特性：利用變性梯度凝膠電泳（DGGE）技術(shù)揭示復(fù)合菌系CSS-1在腐解過(guò)程中的菌群組成及其動(dòng)態(tài)變化。
　　 從山西省壺關(guān)縣多年玉米秸稈連續(xù)還田的土壤中，篩選得到高效、穩(wěn)定的玉米秸稈腐解復(fù)合菌系CSS-1；模擬田間腐解試驗(yàn)表明，在22℃條件下CSS-1處

3、理玉米秸稈的CMC平均酶活和最高酶活比目前廣泛應(yīng)用的菌劑A分別提高82％和79％，其失重率比菌劑A和空白對(duì)照分別提高62.62％和173.65％，顯示CSS-1在常溫下能顯著促進(jìn)玉米秸稈的腐解的功能；CSS-1不同繼代腐解秸稈功能及其菌系組成監(jiān)測(cè)表明該復(fù)合菌系的穩(wěn)定性；安全性評(píng)價(jià)表明該復(fù)合菌系無(wú)毒無(wú)害，具有較高的安全性。
　　 克隆文庫(kù)方法顯示CSS-1優(yōu)勢(shì)菌群由多種具有纖維素與半纖維素降解功能的細(xì)菌和真菌構(gòu)成，其細(xì)菌菌群分別歸

4、屬Enterobacter、Cellulomonas、Streptomyces、Bacillaceae、Pantoe、Cellvibrio6個(gè)屬，真菌菌群歸屬Trichoderma、Gibberella2個(gè)屬。菌群分析結(jié)果還表明克隆文庫(kù)分析方法得到的菌系組成比CSS-1平板分離培養(yǎng)法更全面。
　　 玉米秸稈腐解特性試驗(yàn)顯示，該復(fù)合菌系CSS-1的生長(zhǎng)曲線和其CMC酶活、木聚糖酶活、pH的變化規(guī)律一致。復(fù)合菌系的整個(gè)生長(zhǎng)腐解過(guò)程劃

5、分為三個(gè)時(shí)期，即0-4 d的對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期、4-10 d的穩(wěn)定期、10-16 d的衰亡期。在腐解的第4 d時(shí)，各類(lèi)微生物數(shù)量、pH值、木聚糖酶活呈直線上升，CMC酶活經(jīng)歷了一個(gè)緩慢下降的過(guò)程；在第4～10 d復(fù)合菌系中各類(lèi)微生物數(shù)量同步下降后升高，此段時(shí)間CMC酶活、木聚糖酶活和pH都升直至最高值；在第10～16 d復(fù)合菌系得個(gè)生物學(xué)特性指標(biāo)變化都趨向平緩。
　　 利用變性梯度凝膠電泳（DGGE）對(duì)復(fù)合菌系的菌群組成及其動(dòng)態(tài)進(jìn)行分析

6、表明：該復(fù)合菌系的細(xì)菌菌群主要由18個(gè)微生物種群組成；真菌菌群主要由9個(gè)微生物種群組成：隨著玉米秸稈的降解進(jìn)程，其菌群構(gòu)成出現(xiàn)了一定的變化。整個(gè)腐解過(guò)程可以劃分為三個(gè)階段：0.2 d為腐解初期，2-10 d為腐解中期，10-16 d為腐解末期，與復(fù)合菌系生長(zhǎng)過(guò)程基本一致。在腐解初期各微生物菌群快速生長(zhǎng)；在腐解中期纖維素分解有關(guān)的微生物Streptomyces sp.、Micrococcus sp.、Bacillus megaterium

7、、Pseudomonas sp.、Trichoderma sp.、Fusarium sp.大量增殖后保持穩(wěn)定；腐解后期一些功能菌群數(shù)量減少如Streptomyces sp.、Actinomycetales，一些兼性厭氧細(xì)菌數(shù)量逐漸增加如Clostridium sp.，而有些種群一直保持較多數(shù)量Trichoderma sp.、Fusarium sp.。
　　 本研究還證實(shí)，所選用的Bead-beader的方法適合大批量土壤樣品DN