低温秸秆降解复合微生物菌剂的研究进展

我国东北地区冬季寒冷,秸秆产量巨大,但综合利用率较低,利用高酶活性微生物将低温环境中的秸秆降解变废为宝,是一项循环利用的有效途径。研究表明,通过生物学技术手段,筛选高酶活性菌株,深入研究降解机理,优化功能微生物培养条件,提高纤维素酶活性,是提高降解率,秸秆资源化利用的最佳途径。复合微生物菌剂产生的酶活值普遍高于单一微生物菌,真菌菌丝体产生的酶活值高于细菌。实际应用中,选择适合的复合菌剂是低温环境下提高秸秆降解效率的有效途径。系统地归纳了低温条件下降解秸秆的微生物技术、分析了不同条件下降解秸秆的菌株类型和促进秸秆纤维素降解菌酶活力特征、并总结了低温环境下生物菌剂降解秸秆的技术应用效果,旨为低温环境下秸秆的资源化利用提供一定的技术参考。     

还田秸秆碳在土壤中的转化分配及对土壤有机碳库影响的研究进展

农田土壤有机碳库是全球碳循环的重要组成部分.随着秸秆还田技术的广泛应用,作物秸秆成为土壤外源碳的主要来源.秸秆碳在土壤中的转化与分配直接影响土壤有机碳组成与含量,进而改变土壤养分循环.基于近年来的相关研究,本文探讨了还田秸秆碳转化与分配过程的影响因子,详细介绍了参与秸秆碳同化过程的土壤微生物组成,归纳与阐述了秸秆碳对土壤有机碳组成、含量及其周转的影响.同时,就非生物因子对秸秆碳的生物转化效应的影响、秸秆碳转化过程中的生物和非生物因子的互作、秸秆碳氮和土壤碳氮循环的耦合作用、秸秆碳向土壤活性有机碳库或稳定性有机碳库转化的有效调控技术等主要研究方向进行了展望,以期为准确揭示秸秆还田条件下各类土壤有机碳的变化特征,进而为实现秸秆还田的高效培肥与固碳效应提供理论依据和技术支撑.     

两种还田模式下玉米秸秆分解速率的比较

秸秆直接还田具有培肥地力 ,改善土壤理化性状 ,增加作物产量等优点。目前 ,各地玉米秸秆多采用粉碎方式直接还田 ,但投资大 ,费用高。中国农业大学曲周试验站在总结前人基础上 ,结合当地农村实际经济水平和耕作制度 ,提出了玉米秸秆整株还田方法。实践证明 ,整株还田省时省力 ,具有明显经济效益。本文主要探讨玉米秸秆在整株方式和粉碎方式下进行还田时其分解情况 ,从而为玉米秸秆整株还田的可行性提供理论依据。1　研究地区与方法1 1　自然概况曲周县位于河北省南部、太行山山前平原南端、漳河冲积扇下缘。属暖温带半湿润大陆性季风气候区…     

碳氮比对模拟水稻秸秆田间厌氧发酵系统甲烷生产和秸秆降解的影响

利用自制的厌氧发酵装置模拟田间厌氧发酵产生物甲烷的条件,通过添加不同量的尿素,研究C/N对水稻秸秆厌氧发酵产生物甲烷和秸秆降解的影响。设置了C/N为15∶1、20∶1、25∶1、30∶1和对照(53∶1)等五个处理,测定各处理的产气量、甲烷含量和秸秆木质纤维素含量。结果表明C/N对厌氧发酵产气进程有一定影响,峰值出现的时间、峰值的大小在不同处理之间均有差异:以C/N为25∶1的处理峰值出现的最早,较对照早5 d出现;以C/N为20∶1的峰值最高,较对照提高了27. 55%。C/N对厌氧发酵累积产气量和累积甲烷产量有显著影响,以C/N为20∶1的处理累积产气量(4 235. 00 mL)和累积甲烷产量(1526. 34mL)最高,相比对照组的累积产气量和累积甲烷产量分别提高了30. 78%和51. 31%。C/N对水稻秸秆降解也有显著影响。以20∶1和25∶1处理对秸秆降解的效果最好,其中20∶1处理的总降解率、纤维素降解率和半纤维素降解率分别达到了51. 33%、55. 31%和53. 05%,25∶1处理分别为50. 00%、53. 08%和49. 42%。上述结果表明通过添加尿素调节C/N能够提高水稻秸秆厌氧发酵的产生物甲烷效率和促进秸秆降解,以C/N为(20～25)∶1处理的促进效果最好。     

促分解菌剂对还田玉米秸秆的分解效果及土壤微生物的影响

为了探明促分解菌剂的应用对还田玉米秸秆的促分解效果及对土壤微生物群落结构的影响,选用3组促分解菌剂,编号依次为ND、NK和NS,于2009年10月至2010年4月期间,在河北省农林科学院辛集实验站冬小麦-玉米轮作田对玉米秸秆还田地进行了接种试验。在接种后的15、25、145和160 d分别测定秸秆残重率和秸秆残渣中C/N,结果表明与未施菌剂对照(CK)相比,3组菌剂均在一定程度上加快了玉米秸秆的分解,其中以菌剂ND促分解效果最好,NK次之,NS较差,三者的最高促分解效果分别比CK提高了14.3%、7.7%和1.6%,主要促分解效果都出现在早期(前25 d),且菌剂促进秸秆残渣中C/N降低的效果也在早期明显。采用变性梯度凝胶电泳技术(DGGE)检测菌剂对玉米秸秆降解过程中土壤细菌和真菌群落结构的影响,结果表明,与不接种CK相比,接种菌剂主要在早期对土壤细菌和真菌的群落结构产生较大的影响,而后期对土壤微生物群的影响不明显。秸秆还田后接种促分解菌剂,能在接种早期有效加快秸秆分解,而随接种后时间的推进,其促进效果逐渐减弱,与之对应,土壤微生物群落结构早期差异明显,其后差异逐渐减小。     

中国作物秸秆资源评估研究现状

文中分析了中国的农作物秸秆资源量,对实现秸秆资源化具有重要意义。首先明确了秸秆的概念,即收获作物主产品之后所有大田剩余的副产物及主产品初加工过程产生的副产物,根据不同产出环节将秸秆分为田间秸秆和加工副产物。其次,阐述了秸秆评估的计算方法,给出了各种作物秸秆计算方法。第三,总结了近10年发表文献和作者近期研究对1991年以来中国秸秆资源量评估结果,对1991-1999年中国作物田间秸秆资源量评估的值多数为6.0～6.8亿t,对加工副产物资源量未见报道;对2000-2007年田间秸秆产量的评估的值多数为5.9～7.3亿t,作物加工副产物量为0.9～1.1亿t。第四,分析了对中国秸秆资源量评估值差异的原因等问题,包括以往研究作物秸秆的概念不明确,草谷比取值差异大而不符合当前作物生产现状,以及对于农作物产量的统计指标和产量构成认识不清楚等。第五,报道了作者以最近5年测定的各省作物收获指数,采用完全统计方法评估了2006-2007年中国作物秸秆量及其在8个地区的分布,结果表明秸秆资源总量为7.4亿t,包括6.5亿t田间秸秆和0.9亿t作物加工副产物。     

纤维素分解菌在农业应用中的研究进展

我国每年产生各种农作物秸秆约80亿t,传统处理方式主要是丢弃和焚烧,,极大的浪费了生物质能资源,同时对环境也造成了极大的污染。通过微生物作用腐熟秸秆后进行还田是当今世界上普遍关注的研究热点,如何加速还田秸秆的腐解是目前研究的难点。纤维素分解菌具有快速腐解纤维素的能力,可显著提高纤维素的腐解率。本文针对纤纤维素分解菌功能、作用及其在农业领域的应用成果进行详尽的阐述和分析。     

两种秸秆醋液对尖孢镰刀菌和立枯丝核菌的抑菌作用

本研究以玉米秸秆醋液、水稻秸秆醋液为供试材料,研究不同稀释度的秸秆醋液对尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)和立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)的抑制作用,测定其可溶性蛋白和可溶性糖。结果表明,50倍稀释液对2种病原菌的抑制率为100%,即2种病原菌在50倍稀释处理的秸秆醋液中不能生长。玉米秸秆醋液对尖孢镰刀菌中可溶性蛋白的影响不显著,对立枯丝核菌中可溶性蛋白的影响表现为先升高后降低。水稻秸秆醋液对尖孢镰刀菌中可溶性蛋白的影响是先升高后降低,对立枯丝核菌中可溶性蛋白的影响是逐渐累积。高浓度的水稻秸秆醋液可提高2种菌体内可溶性糖含量,100倍稀释的玉米秸秆醋液可提高尖孢镰刀菌体内的可溶糖含量,玉米秸秆醋液对立枯丝核菌的可溶性糖含量基本不会产生影响。本研究为秸秆醋液在农业生产上的推广应用等提供科学依据。     

木质素降解菌株的分离及其降解玉米秸秆过程中产酶特点

【目的】筛选高效降解木质素的菌株,并研究其以玉米秸秆为底物时木素降解酶活性。【方法】本研究以愈创木酚培养基和苯胺蓝培养基从吉林省不同经纬度的自然朽木及腐朽玉米秸秆土壤样品中分离、筛选得到高效降解木质素的菌株,并对其形态学鉴定,通过ITS序列分析构建系统发育树,分析菌株的分类地位。通过秸秆固体发酵过程产生的胞外木质素酶的活性分析,选出高效秸秆降解菌。【结果】筛选出1株高效降解秸秆的真菌,对其进行形态学特征和ITS序列分析,命名为白囊耙齿菌W2(Irpex lacteus W2)。该菌株在4–8 d内产生的锰过氧化物酶(Manganese peroxidase)呈上升趋势,并且在8 d达到峰值86.31 U/mL,与黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)的最高酶活力45.86 U/mL相比,高出了88.20%(P0.01);该菌株的漆酶(Laccase)活力8 d时达到20.60 U/mL,比对照高40.76%(P0.05)。【结论】本研究分离到一株具有较强降解秸秆能力的真菌,初步鉴定为Irpex lacteus W2,具有较强的降解秸秆能力,其降解秸秆过程中产生较高的锰过氧化物酶与漆酶活力。     

玉米马铃薯秸秆混合腐解的非加性效应

有机残体混合分解对陆地生态系统物质循环至关重要,但关于农田生态系统中混合秸秆分解过程的研究仍较缺乏。该研究在玉米(Zea mays)单作、马铃薯(Solanum tuberosum)单作和玉米马铃薯间作小区实验中,设置了为期6个月的玉米秸秆、马铃薯秸秆和玉米马铃薯混合秸秆分解袋填埋实验,通过Biolog-Eco微平板法分析秸秆类型和分解环境对秸秆微生物碳代谢活性的影响。结果表明,马铃薯秸秆和玉米秸秆混合对分解过程产生了协同效应,混合秸秆的分解率和微生物代谢活性高于单一秸秆,增加了微生物对碳水化合物和羧酸类底物的利用。这种协同效应随时间延长而削弱。随机森林模型和结构方程模型分析表明,土壤中溶解性有机碳、硝态氮、铵态氮含量以及秸秆碳氮比是驱动秸秆分解的重要因素。总之,秸秆混合促进秸秆分解。     

低温秸秆降解微生物菌剂的研究进展

秸秆的成分主要有纤维素、半纤维素和木质素等,降解秸秆的微生物包括细菌、放线菌和真菌。低温秸秆降解微生物的选育方法有直接从自然界中筛选、诱变育种、原生质体融合育种、基因工程育种等。目前,筛选获得的低温秸秆降解菌株的数量有限,降解秸秆的能力不高,低温条件下菌株的降解机理都需要进一步的研究。综述了低温条件下秸秆降解微生物菌剂的研究进展。     

秸秆还田对土壤钾素的影响及其替代钾肥效应研究进展

农作物秸秆是重要的有机资源,其合理有效利用也越来越受到重视。秸秆还田具有增加作物产量、提高土壤有机碳含量、培肥地力、促进养分循环利用和缓解土壤酸化等特点,对减少化肥施用具有重要作用。随着人们对资源高效利用认识的深入,秸秆还田水平正在不断的提高,国内外在秸秆还田对土壤钾素影响等方面的研究也取得了丰硕的成果。本文主要从秸秆还田对土壤钾素、作物产量的影响以及秸秆钾素与化肥钾的等效性等方面对秸秆还田的钾素效应进行了综述。还田秸秆初期主要是通过自身钾素释放提高当季土壤速效钾含量,而长期秸秆还田还可能促进矿物钾的释放;有效的秸秆还田不仅能够为土壤提供大量氮、磷、钾等速效养分,而且能为土壤中的微生物提供丰富的碳源,提高土壤肥力,进而增加作物产量。中国目前秸秆有效还田仍然不足1/3,与欧美国家秸秆还田率相比还具有很大的发展潜力。加强秸秆还田率将能缓解中国耕地土壤钾素缺乏与钾矿资源不足的矛盾。今后应进一步深入研究适宜秸秆还田量及其与化肥钾的合理配置,短期试验结合长期监测以探讨秸秆还田对钾素影响的作用机理,为提高秸秆有效还田,促进土壤-作物钾素高效循环提供理论依据。     

稻、麦秸秆对球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)生长的抑制作用

考查了秸秆及其浸出液对球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)生长的影响,分析了秸秆附着微生物及秸秆物理吸附作用对秸秆抑藻活性的影响,观察了稻杆浸出液对藻细胞形态的影响。结果显示,一定量的物理破碎稻杆、麦杆及其浸出液均可有效抑制棕囊藻的生长,灭菌与未灭菌秸杆之间抑藻效果相差不大。不同条件处理的秸杆浸出液总酚含量与抑藻作用间均存在很大差异,但两者之间并无明显相关性。原子力显微镜观察发现,秸秆处理组细胞膜破裂、细胞塌陷,结构不完整,细胞粗糙度明显增加。这些结果提示微生物和物理吸附对秸杆抑藻作用的贡献很小,秸秆中存在的或降解产生的抑藻活性成分是秸秆抑藻的主要原因;除了酚酸类物质外,秸杆中可能存在其他可以显著抑制藻类生长的物质;秸秆通过破坏藻细胞的膜结构,导致藻细胞出现空洞,细胞内容物流出,从而抑制或杀灭藻细胞。     

利用光合菌发酵对玉米秸杆进行转化的研究*

系统研究了光合菌在氨法处理和非氨处理两种环境下,在厌氧、好氧、以及自然条件下对玉米秸秆的转化。通过发酵液中还原糖与蛋白质浓度的测定结果的比较、判断、优选出一种最适合条件下光合菌对玉米转化的途径。研究表明,在以氨化法处理的玉米秸秆为底物与光合菌的发酵实验中,发酵液中的还原糖和蛋白质的尝试都要比非氨法条件下玉米秸秆为底物与光合菌发酵实验中的发酵液中的不原糖和蛋白质的浓度高。实验结果证明了转化产生的还原糖、蛋白质都是光合菌能利用的营养成分,由此达到利用光合菌转化玉米秸秆的研究目的。     

不同作物秸秆对辣椒的化感效应

采用室内生物测定、室外盆栽的实验方法,研究了不同大田作物秸秆浸提液、腐解液及腐解物对辣椒的化感效应。结果表明:秸秆浸提液和腐解液对辣椒种子萌发的化感效应不同,浸提液抑制辣椒种子萌发,且随着浸提液浓度的增加,辣椒发芽指数、胚根长显著或极显著受到抑制,其中以大豆秸秆浸提液的抑制作用最强;秸秆腐解液对辣椒种子的萌发总体上表现为促进效应,腐解物对辣椒的株高、茎粗、鲜质量及根系活力均具有促进作用,且与腐解 物的添加量呈正比;不同秸秆腐解物的化感效应大小依次为玉米秸秆>水稻秸秆>大豆秸秆。     

秸秆还田对棉花生长的化感效应

研究了秸秆不同还田量及不同腐解时间对后茬棉花抗氧化物酶活性和光合生理特性的影响.结果表明,棉花秸秆腐解产物,在一定程度上抑制了棉花种子的萌发,延长了种子出苗时间,影响棉花植株生长.随着秸秆腐解时间延长和秸秆还田数量增加,棉花单叶净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和胞间CO2浓度降低.当加入秸秆量为10 g·kg-1时,净光合速率略高于对照,随着秸秆还田量的增加,又呈现下降趋势,表现出一定"浓度效应",其中加入秸秆量为90 g·kg-1时,净光合速率下降最明显,腐解30d和60d净光合速率分别比对照减少了26.8%和43.4%;随着秸秆还田量的增多和秸秆腐解时间延长,POD活性增加,SOD活性和根系活力呈现下降趋势,叶片MDA含量却升高.表明棉花秸秆还田后分解产生的化学物质具有一定的自毒效应,对连作棉花种子萌发、抗氧化物酶活性和光合生理造成影响.     

浅谈微生物在秸秆生物学转化中的应用

浅谈微生物在秸秆生物学转化中的应用吉海平（北京中国科技大学研究生院１０００３９）李王风斌陈金山（湖北大学生命科学系４３００６２）（山西太原工业大学化工系０３００００）（中国科学院文献情报中心１０００８０）一、前言据报道,我国年产农作物秸秆达５亿吨之多,用秸秆制作饲料和肥料,不仅可减少污染,还可变废为宝,解决目前饲料资源不足、价格昂贵等问题。另外,因为秸秆类的来源广泛,可以是玉米秆、稻草、麦...     

UV-B辐射增强对小麦秸秆化学成分及其施用后土壤N2O排放的影响

在室外试验的基础上,研究了地表UV-B辐射增强条件下小麦秸秆成分的变化,及在室内不同培养条件下施用UV-B辐射处理后小麦秸秆对土壤N₂O排放的影响.室外试验结果表明：地表UV-B辐射增强减少了小麦地上部分生物量,显著增加了小麦秸秆木质素和全氮含量,增幅分别达94.2%和12.3%,降低了其C/N.室内培养试验结果表明：与常规小麦秸秆相比,UV-B辐射处理后的小麦秸秆显著提高了旱地和淹水条件下N₂O的排放量;施用秸秆同时伴施硝态氮条件下,经过UV-B辐射处理的小麦秸秆显著促进了旱地条件下N₂O的排放,其排放量为常规秸秆处理的3.2倍,但在淹水条件下对N₂O排放无显著影响;无论何种培养条件下,经过UV-B辐射处理的小麦秸秆对土壤呼吸都未产生显著影响.     

1株来自瘤胃液菌株RB1在降解秸秆中的作用

木质纤维素中木糖残基大量乙酰化,导致半纤维素的降解受阻。半纤维素支链水解断裂,可以解除其空间位阻效应,利于木质纤维素彻底降解。采用产乙酰酯酶活力较高的菌株RB1降解玉米秸秆和水稻秸秆。研究结果表明,菌株RB1对玉米秸秆和水稻秸秆中半纤维素降解率分别高达53.87%和51.67%。同时该菌株对秸秆中木质素降解率分别达到35.50%和35.01%。该菌株与其他降解纤维素能力较强的菌株共同发酵,会对木质纤维素类物质有更高降解率。该菌株在生物转化木质纤维素类物质方面,具有一定的潜在应用价值。     

酵母发酵玉米秸秆水解液产麦角甾醇应用研究

生物质是一种可再生资源,生物质发酵可产生高端化工产品.本文主要探讨蒸汽爆破处理玉米秸秆及水解可发酵单糖,考察酵母发酵玉米秸秆糖化液产麦角甾醇的应用研究.实验结果表明:当固液比10%,盐酸浓度1.5%,90℃水解反应3 h,还原糖含量达到53.3%,纤维素转化率79%.发酵工艺参数为玉米秸秆糖化液6.0°Bx,玉米浆4%,pH 7.5,接种量10%,28℃摇床振荡培养32 h,细胞生物量达8.5 g/L,麦角甾醇含量可达2.35%.同时对玉米秸秆发酵产麦角甾醇晶体进行结构表征.