秸秆还田方式对东北水稻土理化性质及微生物群落的影响

【目的】研究秸秆还田方式对东北黑土理化性质及微生物群落的影响。【方法】试验周期为2019年12月至2021年10月,秸秆还田采用2种方式： 秸秆直接还田+微生物菌剂WJ(strawdirect return+microbial agent WJ;MD),秸秆堆肥还田+微生物菌剂WJ(straw compost return +microbial agent WJ;MC)。分析土壤肥力、酶活和微生物群落。【结果】分析两种方式土壤有机质(SOM)、腐殖酸(HS)和富里酸有机碳(FA-C)含量,发现秸秆直接还田+微生物菌剂WJ比秸秆堆肥还田+微生物菌剂WJ分别增加2.28g/kg、7.82g/kg和5.26g/kg。土壤铵态氮(NH4⁺-N)、速效磷(AP)略高于秸秆堆肥还田+微生物菌剂WJ,均在6月份达到峰值。胡敏酸有机碳(HA-C)含量下降。此外,土壤脲酶、转化酶、纤维素酶活性和碱性磷酸酶活性对比发现,秸秆直接还田+微生物菌剂WJ比秸秆堆肥还田+微生物菌剂WJ分别高8.55%、15.46%、4.35%和6.19%。高通量测序结果显示,秸秆直接还田+微生物菌剂WJ中细菌和真菌的多样性均比秸秆堆肥还田+微生物菌剂WJ丰富。其中Anaerolinea、Bacteroidetes、Pseudomonas为优势细菌,Tausonia、Mrakia、Mrakiella为优势真菌。【结论】秸秆直接还田+微生物菌剂WJ比秸秆堆肥还田+微生物菌剂WJ更有利于土壤有机质、腐殖酸、土壤酶活性和微生物多样性的增加,这说明秸秆添加WJ菌剂直接还田可以减少有机养分的流失,保持田间土壤肥力。     

盾叶薯蓣中薯蓣皂甙元提取新工艺的研究

为研究新工艺提取盾叶薯蓣薯蓣中薯蓣皂甙元的最佳实验指标,以薯蓣皂甙元得率为评价参数,采用6因素5水平的正交实验,用分光光度法对25种提取方法所得到的薯蓣皂甙元进行比较分析。结果表明,硫酸浓度对薯蓣皂甙元提取的影响最大,在实验室条件下,可采用20g样品加甲醇回流提取4h,回流速度为10min／次,用2．5mol／L的硫酸水解6h,120号溶剂汽油回流提取2h,回流速度为15min／次,能清洁快速提取盾叶薯蓣中的薯蓣皂甙元。     

微生物菌群协同提高水稻秸秆转化机制的解析

单一微生物降解水稻秸秆效果不明显,多种微生物组合在一起的微生物菌群能够有效降解水稻秸秆,是当前降解秸秆类废物的首要选择。【目的】探究微生物菌群比单一菌株转化秸秆效率提高的种间协作机制,为改善秸秆类物质的生物降解过程提供理论参考。【方法】通过菌种组合,以水稻秸秆减重率为指标人工构建出降解效果优于单菌培养的微生物群体组合,利用分子生物学方法对实验菌株进行鉴定,结合纤维素酶活性、发酵产物GC-MS分析等指标得出水稻秸秆降解时微生物群体的种间协作机制。【结果】菌株B (Bacillus cereus)在30℃培养8 d水稻秸秆降解率为50.9%,菌株B与菌株D_2(Bacillus amyloliquefaciens)、W_1(Ochrobactrum intermedium)、G_1降解(Bacillus licheniformis)组合构成4株菌BD_2W_1G_1的复合菌群,在30℃培养8 d水稻秸秆降解率为73.3%,比B单菌株分解能力提高22.4%。发酵产物分析结果表明,菌株B单独培养产生大量酸、酚等物质。B+D_2联合培养,发酵液内酸类相对减少87.4%,酚类相对减少61.9%(十五烷酸、正十六烷酸、2,4二叔丁基酚和6-叔丁基对甲酚减少明显),水稻秸秆降解率为64.6%。当B+D_2+W_1联合培养,发酵液内酚类进一步减少15.7%(6-叔丁基对甲酚减少明显),水稻秸秆降解率为71.0%。当B+D_2+W_1+G_1联合培养,酚类继续减少10.7%,水稻秸秆降解率为73.3%。【结论】十五烷酸、正十六烷酸、2,4二叔丁基酚和6-叔丁基对甲酚等酸、酚类物质会抑制菌株B分解水稻秸秆的效率,菌株D_2、W_1、G_1能够减少包括4种物质在内的酸、酚类含量(酸类共减少82.9%,酚类共减少88.2%),来提高分解效率(共提升22.4%的分解效果)。水稻秸秆成分复杂,具有不同功能的菌种组合成复合菌剂,减少反馈抑制形成代谢互补,能有效提高水稻秸秆生物降解效果。