秸秆纤维降解几种微生物的筛选

论文总字数：11421字

摘 要

秸秆还田是补充土壤中营养物质和提高土地肥力的有效方法。于是本实验以南方水稻北方小麦为实验原料，参考“挂壁”法收集对秸秆降解有利的微生物菌群，并设置对照试验，用滤纸作为唯一碳源测定微生物对纤维素的降解效率。结果表明，在用菌群对滤纸处理3d、5d、7d后滤纸失重2%、5%、7%（滤纸为唯一碳源）。证明收集的微生物菌群对秸秆降解速率有着明显的促进作用。实验结果表明运用微生物促进秸秆还田速率是有效的一种方法，相信在将来微生物促进秸秆还田技术会被广泛的运用。

关键词：微生物,土壤肥力，挂壁法，降解效率

Abstract：Straw returning is an effective way to supplement nutrients in the soil and improve soil fertility. Therefore, this experiment used southern rice northern wheat as experimental material, and referenced the "wall hanging" method to collect the microbial flora favorable for straw degradation, and set up a control experiment, using filter paper as the sole carbon source to determine the degradation efficiency of microorganisms on cellulose. The results showed that the filter paper lost weight 2%, 5%, 7% after the treatment with the flora for 3d, 5d, 7d (filter paper is the only carbon source). It is proved that the collected microbial flora has a significant promoting effect on the degradation rate of straw. The experimental results show that the use of microorganisms to promote the rate of straw returning is an effective method. It is believed that in the future, microbial promotion of straw returning technology will be widely used.

Keywords: Microorganism, Soil fertility, “hanging-enrichment” method, Degradation efficiency

目 录

1 引言 6

1.1秸秆还田简介 7

1.2秸秆类农固废弃物能源化技术 8

1.3秸秆类农固废弃物饲料化技术 9

1.4秸秆类农固废弃物的工业原料化技术 9

2材料与方法 10

2.1 供试材料 10

2.2培养基 10

2.3“挂壁”法收集秸秆降解菌 10

2.4测定混合菌群对纤维素的降解率 11

3结果 12

4.讨论 13

4.1秸秆微生物降解秸秆速率影响因素 13

4.2增加秸秆降解微生物降解秸秆速率的方法 14

4.3混合菌群中可能包含的菌种 15

4.4拓展及展望 15

参考文献 17

5致谢 18

1 引言

秸秆是农作物收获后的剩余产物，来源广泛，种类繁多，我国从古至今是一个人口繁多的国家，衣食住行是我国从古至今都关注的问题，从袁隆平先生培育出杂交水稻后我国增产稻谷6000多亿吨，从这看出我国是一个农业生产大国，而我国作为世界农业生产大国，不仅只生产粮食作物，粮食作物只是其中的一部分，我国作物秸秆资源除了农作物（农作物秸秆主要包括粮食作物包括水稻、小麦、玉米、谷子、高粱、豌豆、蚕豆、甘薯、土豆等），还有油料作物(包括花生、油菜、胡麻、芝麻、向日葵等)、棉花、麻类(包括黄红麻、苎麻、大麻、亚麻等)和糖料作物(主要包括甘蔗和甜菜)等五大类。据调查，2009年全国农作物秸秆理论资源量为8.20亿吨(风干，含水量为15%)。从品种上看，稻草约为2.05亿吨，占理论资源量的25%；麦秸为1.50亿吨，占18.3%；玉米秸为2.65亿吨，占32.3%；棉秆为2584万吨，占3.2%；油料作物秸秆(主要为油菜和花生)为3737万吨，占4.6%；豆类秸秆为2726万吨，占3.3%；薯类秸秆为2243万吨，占2.7%^[1]。这些秸秆类农业固体废弃物，收集与处理是一个大问题，虽然现在社会的环保意识逐步提高，但不得不承认的是现在秸秆类农业固体废弃物的处理与收集与以前没有多大区别，最常用的方法还是就地焚烧法。焚烧秸秆虽然方便，但对于资源来说却是极大的浪费，秸秆类物质的主要构成是纤维素、木质素和半纤维素。纤维素在秸秆中的含量是最多的，它是一种葡聚糖，半纤维素在植物体中主要起连接各组分的作用，半纤维素可以和纤维素、木质素、果胶等组分产生特殊的分子结构，从而形成结构稳定不易被破坏的植物半纤维结构给予细胞壁化学和生物学的抵抗力，并使植物具有机械力，因为结构稳定所以起到为植物支撑和保持植物形态的作用，可以为植物储存宝贵的碳水化合物。木质素的结构单元是松柏醇、香豆醇和芥子酸等化合物，木质素机械程度很高，类似于人工制造的聚乙烯，即塑料，所以有天然塑料之称，木质素不易化学降解，浓硫酸、盐酸不能使它分解，但强碱溶液可以使它分解。纤维素是细胞壁的主要成分，在纤维素的周围充填着半纤维素和木质素阻碍了纤维素分子的直接接触^[2]，所以在自然环境中纤维素很难进行高效的降解，往往要经过多年的降解才能完全被降解干净，但是木质素等物质降解完成后产生的多种营养物质，可以提高土壤肥力使土壤中的营养物质更加充沛更适合耕种，有提高土壤肥力、增加作物产值的作用。所以说焚烧秸秆是一种对资源的极大浪费，不仅浪费了宝贵的资源，还产生了有毒有害物质污染了空气，根据研究发现，秸秆燃烧后产生的是大量的二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮等气体，这些气体不仅对人体的健康造成危害，而且燃烧秸秆还会增加空气中可吸入颗粒物的含量，加重了雾霾。于是现在都在提倡将秸秆类农业固体废弃物进行还田处理，秸秆还田就是将秸秆放置于当季耕作完成后的耕地中，使其自然降解，然后自然降解的产物会使土壤中的营养物质增多，提高土壤肥力有助于下一季作物的耕种和增加土壤的使用寿命可以使土壤更加长久的使用而不是进行掠夺式的开发和使用。

但是在秸秆降解还田的过程中：秸秆类弄姐固体废弃物的数量大，秸秆降解速率缓慢，导致土壤中的秸秆为病菌和害虫幼虫提供了生存的温床，还将土壤中的营养物质消耗殆尽，使种植作物的幼苗出现黄苗、易倒伏等问题。而解决这些问题的方法就只有一个，就是对还田秸秆进行速降，即在短时间内，将还田秸秆降解完毕，这样既不会出现秸秆对作物的化感作用，还能减少作物的病虫害加强土壤肥力，秸秆的降解速率主要在于土壤中的微生物（如青霉、木霉、绿僵菌等）产生的多种水解酶降解纤维素等来完成，研究表明秸秆在还田时配施洒秸秆降解菌剂(富含高效秸秆降解微生物)有助于提高秸秆降解速率、减少病虫害的发生、提高作物产量。这些对秸秆有高效降解作用的菌群，可以使秸秆中的木质素、纤维素和半纤维素之间的稳定结构被打破，使纤维素、半纤维素和木质素能与水解酶更好的接触，从而提高秸秆的降解效率，降低秸秆降解还田产生的许多不良影响。

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