木質素降解微生物特性及其對農業(yè)廢物堆肥腐殖化的影響研究.pdf

1、農業(yè)廢物，尤其是農作物秸稈中含有大量的木質纖維素，其中的木質素成分復雜，分解困難，導致腐殖質轉化不完全，堆肥質量不高，因此加速木質素轉化為腐殖質成為農業(yè)廢物堆肥充分腐熟的關鍵。 論文系統(tǒng)研究了木質素的生物降解特性及其對農業(yè)廢物堆肥腐殖化的影響，首先研究了兩種木質素降解微生物簡青霉(Penicillium simplicissimum)和栗褐鏈霉菌(Streptomyces badius)及一組木質素降解復合菌的木質素降解特性。

2、 在此基礎上，通過固態(tài)發(fā)酵實驗研究了不同木質素降解微生物對腐殖質形成的影響，并在農業(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)酵時期接種木質素降解微生物對堆肥腐殖化的影響，為加速堆肥腐熟、提高堆肥品質提供理論指導。 對P. simplicissimum產漆酶的調控研究發(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誘導劑ABTS和二甲苯

3、胺并不能促進簡青霉產生Lac。在發(fā)酵過程中，木質素的降解率實際上可能是由Lac的聚合和解聚作用整合的結果。各種附加營養(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，直接影響最后木質素的降解率。 S.badius對稻草木質纖維素的降解研究發(fā)現(xiàn)，附加碳氮源對過氧化物酶的產生及木質素的降解均有促進作用，但對半纖維素酶和纖維素酶的產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、明顯促進可酸沉淀的多聚木質素(APPL)的產生，而附加氮源-氯化銨和碳源-葡萄糖均抑制APPL的產生。 分別從農業(yè)廢物堆肥的升溫、降溫以及腐熟階段篩選出三組木質素降解復合菌MC1、MC2和MC3。初篩和復篩的結果均表明復合菌MC1具有高效木質素降解能力。 復合菌MC1的營養(yǎng)調控正交試驗研究表明，該復合菌的最佳培養(yǎng)條件是：搖床轉速為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+，且第二碳源堿木質素的加入時間為培養(yǎng)的第2d。在此最佳綜合培養(yǎng)條件下，復合菌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后的木質素降解率為46.75％。 比較研究了兩種不同木質素降解菌(P. chrysosporium和S.badius)及土著微生物對腐殖質形成的影響。 結果表明，接種木質素降解微生物有利于腐殖質總量的形成，且S.badi

6、us更有利于腐殖質的形成。由于兩種微生物具有不同的木質素降解機理，它們降解木質素形成腐殖質的過程也有所不同。P. chrysosporium轉化木質素生成簡單分子富里酸(FA)，然后聚合FA生成復雜的分子胡敏酸(HA)，而S.badius改性木質素，先生成HA，然后將HA轉化成FA。 考察了在農業(yè)廢物堆肥的不同發(fā)酵時期接種P.chrysosporium對堆肥腐殖組分、腐熟度及胡敏酸光學特性的影響。 結果表明，在一次發(fā)酵時

7、期接種P。chrysosporium對木質素的降解和腐殖質的形成都沒有明顯的促進作用，而在二次發(fā)酵時期接種P. chrysosporium既能提高木質素的降解率，也能促進腐殖質的形成。 另外，在二次發(fā)酵時期接種P.chrysosporium可以使堆肥的腐熟期縮短7d，但一次發(fā)酵時期接種并沒有明顯縮短堆肥周期。胡敏酸光譜掃描結果進一步表明，在一次發(fā)酵時期接種黃孢原毛平革菌不能明顯促進胡敏酸的腐殖化程度，但在二次發(fā)酵時期接種黃孢原毛