楊樹人工林連作酚酸生物降解的研究.pdf

1、楊樹人工林連作造成嚴(yán)重的地力衰退現(xiàn)象，化感物質(zhì)的累積是造成連作障礙的重要原因，如何消除土壤中化感物質(zhì)的累積是解決連作障礙的根本途徑。本文以I-69楊（Populous deltoids“I-69/55”）為試材，以楊樹人工林根際土壤中常見的幾種酚酸（阿魏酸、苯甲酸、對羥基苯甲酸、肉桂酸和香草醛）為降解對象，擬從連作楊樹人工林根際土壤中篩選出以上述酚酸為唯一碳源的微生物，并開展篩選微生物對這幾種酚酸的降解效率研究，探究篩選菌株的最佳發(fā)酵條

2、件，并將菌株按濃度梯度釋放到二代楊樹人工林土壤當(dāng)中，進(jìn)行降解菌環(huán)境安全性的評價。主要研究結(jié)果表明：
　　 1.以阿魏酸、苯甲酸、對羥基苯甲酸、肉桂酸和香草醛為唯一碳源，從二代楊樹人工林根際土壤中篩選出4株高效降解的微生物，經(jīng)菌落觀察和分子水平的鑒定，F(xiàn)2、F3、B5和B6分別為Basidiomyceteyeast sp、Aspergillus oryzae（米曲霉）、Sinorhizobium sp.（中華根瘤菌）和Pseudo

3、monas putida（假單胞菌）。
　　 2.各菌株對阿魏酸、苯甲酸、對羥基苯甲酸和肉桂酸均有較好的降解能力。經(jīng)96 h的降解，各菌株處理下的阿魏酸降解率均達(dá)到90％以上，對阿魏酸的降解能力為：Pseudomonas putida>Aspergillusoryzae>Sinorhizobium sp.>Basidiomyceteyeast sp。各菌株對苯甲酸的降解效果較好，真菌對苯甲酸的降解效率高于細(xì)菌，各菌株對苯甲酸的降

4、解能力：Basidiomyceteyeast sp>Aspergillus oryzae>Sinorhizobiumsp.>Pseudomonas putida。Aspergillus oryzae、Sinorhizobium sp.和Pseudomonas putida降解24 h時，對羥基苯甲酸的降解率均達(dá)到80％以上，降解48h降解率達(dá)到90％以上，各菌株對對羥基苯甲酸的降解能力為：Sinorhizobium sp.>Pseudo

5、monas putida>Aspergillus oryzae>Basidiomyceteyeast sp。Aspergillus oryzae對肉桂酸的降解效果最好，在降解24 h降解效率就達(dá)到93.9％；而Basidiomyceteyeast sp和Sinorhizobium sp.在降解72 h后，降解率也分別達(dá)到99％和98.2％；Pseudomonas putida的降解效果最差，降解96 h后，肉桂酸的降解率僅為88.2％。

6、各菌株對肉桂酸的降解能力：Aspergillus oryzae>Basidiomyceteyeast sp>Sinorhizobiumsp.>Peudomonas putida。真菌對香草醛的降解效率優(yōu)于細(xì)菌，Basidiomyceteyeast sp對香草醛的的降解能力最強(qiáng)，各菌株對香草醛的降解能力：Basidiomyceteyeast sp>Aspergillus oryzae>Pseudomonasputida>Sinorhizo

7、bium sp.。用一元二次方程均能對各降解過程進(jìn)行模擬，R2>0.8。
　　 3.在混合酚酸條件下，Basidiomyceteyeast sp的最佳培養(yǎng)條件是pH=7，T=35℃。偏酸性環(huán)境（pH=6；pH=7）下Basidiomyceteyeast sp的數(shù)量高于偏堿性環(huán)境（pH=8；pH=9）下的數(shù)量。Aspergillus oryzae的最佳培養(yǎng)條件是pH=7，T=40℃，酸性低溫條件不適合Aspergillus ory

8、zae的生長。Sinorhizobium sp.的最佳發(fā)酵條件是：pH=8，T=35℃，偏堿高溫條件利于Sinorhizobium sp.的增長繁殖。Pseudomonas putida的最佳發(fā)酵條件是：pH=8，T=35℃。各pH下的Pseudomonas putida數(shù)量隨著溫度的升高而不斷增加。
　　 各濃度真菌Basidiomyceteyeast sp/Aspergillus oryzae處理下，細(xì)菌和放線菌數(shù)量呈先降低

9、后升高的趨勢，真菌數(shù)量呈先增高后降低的趨勢。處理達(dá)到30d時，各濃度Basidiomyceteyeast sp/Aspergillus oryzae處理下的細(xì)菌數(shù)量與放線菌數(shù)量顯著降低；真菌數(shù)量分別增加了對照的64倍、6.4倍和8.3倍，多重比較均達(dá)到極顯著水平（p=0.01）。釋放時間達(dá)到60d時，各微生物群落數(shù)量基本恢復(fù)到對照時的數(shù)量。這說明各濃度Basidiomyceteyeast sp/Aspergillus oryzae釋放到

10、土壤中最終并沒有引起各微生物群落數(shù)量的明顯變化，Basidiomyceteyeast sp/Aspergillus oryzae釋放到環(huán)境中應(yīng)當(dāng)是安全的。各濃度細(xì)菌Sinorhizobium sp./Pseudomonasputida處理下，放線菌和真菌數(shù)量呈先降低后升高的趨勢，細(xì)菌數(shù)量呈先增加后降低的趨勢。處理達(dá)到30d時，各濃度Sinorhizobium sp.處理下的放線菌數(shù)量顯著下降；細(xì)菌菌落數(shù)量明顯增加，多重比較均達(dá)到極顯著水

11、平（p=0.01），并且隨著Sinorhizobium sp./Pseudomonas putida濃度的增加，細(xì)菌數(shù)量成上升趨勢。釋放時間達(dá)到60d時，濃度1、濃度5的Sinorhizobiumsp.和各濃度Pseudomonas putida處理下的細(xì)菌和放線菌恢復(fù)處理前的數(shù)量狀態(tài)，說明低濃度下的Sinorhizobium sp./Pseudomonas putida釋放到環(huán)境中是安全的。各濃度混合菌株下的微生物群落數(shù)量在處理的各個

12、時間段都沒有明顯變化，說明混合菌株釋放到環(huán)境中是安全的。
　　 本實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)針對連作楊樹人工林地呈明顯累積的5種酚酸開展降解菌的篩選、鑒定、降解效率評價和發(fā)酵條件研究，通過實(shí)驗(yàn)研究篩選出高效降解楊樹連作人工林根際土壤中酚酸的菌株；同時對降解菌在楊樹根際土壤安全性進(jìn)行評測。以上研究在楊樹人工林地力衰退研究領(lǐng)域均屬于創(chuàng)新和突破，預(yù)期成果的取得將大大提升我省的林業(yè)科研水平，并可將相關(guān)研究成果應(yīng)用于實(shí)踐，產(chǎn)生巨大的生態(tài)、社會和經(jīng)濟(jì)效益。本