木質(zhì)素降解微生物特性及其對(duì)農(nóng)業(yè)廢物堆肥腐殖化的影響研究.pdf

1、農(nóng)業(yè)廢物，尤其是農(nóng)作物秸稈中含有大量的木質(zhì)纖維素，其中的木質(zhì)素成分復(fù)雜，分解困難，導(dǎo)致腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化不完全，堆肥質(zhì)量不高，因此加速木質(zhì)素轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)成為農(nóng)業(yè)廢物堆肥充分腐熟的關(guān)鍵。 論文系統(tǒng)研究了木質(zhì)素的生物降解特性及其對(duì)農(nóng)業(yè)廢物堆肥腐殖化的影響，首先研究了兩種木質(zhì)素降解微生物簡(jiǎn)青霉(Penicillium simplicissimum)和栗褐鏈霉菌(Streptomyces badius)及一組木質(zhì)素降解復(fù)合菌的木質(zhì)素降解特性。

2、 在此基礎(chǔ)上，通過(guò)固態(tài)發(fā)酵實(shí)驗(yàn)研究了不同木質(zhì)素降解微生物對(duì)腐殖質(zhì)形成的影響，并在農(nóng)業(yè)廢物堆肥中以黃孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)為接種劑研究了在不同發(fā)酵時(shí)期接種木質(zhì)素降解微生物對(duì)堆肥腐殖化的影響，為加速堆肥腐熟、提高堆肥品質(zhì)提供理論指導(dǎo)。 對(duì)P. simplicissimum產(chǎn)漆酶的調(diào)控研究發(fā)現(xiàn)，附加碳源抑制漆酶Lac活性，而適量氮源可顯著提高酶活，常用的Lac誘導(dǎo)劑ABTS和二甲苯

3、胺并不能促進(jìn)簡(jiǎn)青霉產(chǎn)生Lac。在發(fā)酵過(guò)程中，木質(zhì)素的降解率實(shí)際上可能是由Lac的聚合和解聚作用整合的結(jié)果。各種附加營(yíng)養(yǎng)物誘使P. simplicissimum在第3d出現(xiàn)Lac活性峰，該峰值下漆酶聚合能力特別強(qiáng)，直接影響最后木質(zhì)素的降解率。 S.badius對(duì)稻草木質(zhì)纖維素的降解研究發(fā)現(xiàn)，附加碳氮源對(duì)過(guò)氧化物酶的產(chǎn)生及木質(zhì)素的降解均有促進(jìn)作用，但對(duì)半纖維素酶和纖維素酶的產(chǎn)生及半纖維素和纖維素的降解均有抑制作用；附加氮源-酵母膏

4、明顯促進(jìn)可酸沉淀的多聚木質(zhì)素(APPL)的產(chǎn)生，而附加氮源-氯化銨和碳源-葡萄糖均抑制APPL的產(chǎn)生。 分別從農(nóng)業(yè)廢物堆肥的升溫、降溫以及腐熟階段篩選出三組木質(zhì)素降解復(fù)合菌MC1、MC2和MC3。初篩和復(fù)篩的結(jié)果均表明復(fù)合菌MC1具有高效木質(zhì)素降解能力。 復(fù)合菌MC1的營(yíng)養(yǎng)調(diào)控正交試驗(yàn)研究表明，該復(fù)合菌的最佳培養(yǎng)條件是：搖床轉(zhuǎn)速為120r/min，第一碳源為蔗糖，氮源為蛋白胨，添加ABTS、藜蘆醇、吐溫80、Cu2+和M

5、n2+，且第二碳源堿木質(zhì)素的加入時(shí)間為培養(yǎng)的第2d。在此最佳綜合培養(yǎng)條件下，復(fù)合菌MC1培養(yǎng)6d后的LiP酶活為579.91U/L，MnP酶活為882.49U/L，Lae酶活為80.94U/L，培養(yǎng)10d后的木質(zhì)素降解率為46.75％。 比較研究了兩種不同木質(zhì)素降解菌(P. chrysosporium和S.badius)及土著微生物對(duì)腐殖質(zhì)形成的影響。 結(jié)果表明，接種木質(zhì)素降解微生物有利于腐殖質(zhì)總量的形成，且S.badi

6、us更有利于腐殖質(zhì)的形成。由于兩種微生物具有不同的木質(zhì)素降解機(jī)理，它們降解木質(zhì)素形成腐殖質(zhì)的過(guò)程也有所不同。P. chrysosporium轉(zhuǎn)化木質(zhì)素生成簡(jiǎn)單分子富里酸(FA)，然后聚合FA生成復(fù)雜的分子胡敏酸(HA)，而S.badius改性木質(zhì)素，先生成HA，然后將HA轉(zhuǎn)化成FA。 考察了在農(nóng)業(yè)廢物堆肥的不同發(fā)酵時(shí)期接種P.chrysosporium對(duì)堆肥腐殖組分、腐熟度及胡敏酸光學(xué)特性的影響。 結(jié)果表明，在一次發(fā)酵時(shí)

7、期接種P。chrysosporium對(duì)木質(zhì)素的降解和腐殖質(zhì)的形成都沒(méi)有明顯的促進(jìn)作用，而在二次發(fā)酵時(shí)期接種P. chrysosporium既能提高木質(zhì)素的降解率，也能促進(jìn)腐殖質(zhì)的形成。 另外，在二次發(fā)酵時(shí)期接種P.chrysosporium可以使堆肥的腐熟期縮短7d，但一次發(fā)酵時(shí)期接種并沒(méi)有明顯縮短堆肥周期。胡敏酸光譜掃描結(jié)果進(jìn)一步表明，在一次發(fā)酵時(shí)期接種黃孢原毛平革菌不能明顯促進(jìn)胡敏酸的腐殖化程度，但在二次發(fā)酵時(shí)期接種黃孢原毛