堆肥系統(tǒng)中木質素關鍵降解酶的作用規(guī)律及其在堆肥基質中的吸附特性研究.pdf

1、隨著經濟的發(fā)展,我國的農業(yè)廢物急劇增加,作為農業(yè)廢物處理方法之一,堆肥化因其能同時實現(xiàn)垃圾的無害化、減量化和資源化,越來越受到人們的重視。然而傳統(tǒng)方法堆制肥料常因含有大量木質素、纖維素而致使堆肥效果不佳,木質纖維素是農業(yè)廢物堆肥化過程中的主要限速有機物,其降解被認為是快速堆肥的關鍵,而木質纖維素主要靠酶作用來降解,因此堆肥中關鍵降解酶的動態(tài)變化及其在堆肥系統(tǒng)中的作用規(guī)律研究顯得十分必要。同時,堆肥過程是由大量微生物活動組成的一個復雜的生

2、物化學過程,堆肥的物料成分復雜,除一小部分小分子的物質可以被微生物直接利用以外,大部分的有機物是以高聚物的形式存在,只有通過微生物所分泌的胞外酶將其分解為溶解性有機物質,才能滲入到細胞中供微生物代謝利用,故胞外酶在基質表面的吸附將影響木質纖維素的原位降解和向堆體的深層傳輸。因此研究木質素關鍵降解酶在堆肥基質中的吸附特性必能更深入的了解其作用機理,從而加快堆肥的進程,提高堆肥的效率。
　　 本實驗通過研究添加酶液到堆體基質,以未添

3、加酶液做空白對比,監(jiān)測不同時期有機質的變化和微生物對纖維素、半纖維素、木質素降解情況,以及堆肥進程中各種關鍵酶的酶活等生化參數(shù)的動態(tài)變化,考察添加酶液對微生物產酶和木質纖維素降解的影響。實驗結果表明:外源酶液促進微生物分泌LiP、MnP和PPO,但卻在一定程度上抑制微生物產POD。添加酶液的堆料中,木質纖維素的含量和有機質的含量明顯低于未添加酶液的堆料,這說明添加酶液有利于木質纖維素的降解。實驗還發(fā)現(xiàn)木質纖維素的降解是在多種酶的協(xié)同作用

4、下完成的,也受其它因素的影響。
　　 為了深入探討木質素關鍵降解酶在不同堆肥基質中的吸附特性,本研究中通過批量實驗對比了土壤、菜葉、稻草和米糠對木質素關鍵降解酶的吸附性能,并進行了動力學分析和等溫吸附模型擬合,并研究了溫度和pH值對基質吸附降解酶的影響。結果表明,堆肥基質對木質素關鍵降解酶的吸附與基質種類有關,土壤、菜葉、稻草和米糠對木素過氧化物酶(LiP)和錳過氧化物酶(MnP)的吸附量分別約為1.22、1.27、1.13、1

5、.22和5.09、4.88、4.43、3.95 U/g；30℃和pH值為4～5為堆肥基質吸附降解酶的最適條件；比較LiP和MnP吸附的動力學模型,準二級動力學方程為表征木質素關鍵降解酶吸附的最佳模型,其R2在O.9732～0.9997,Elovich方程擬合較差,準一級動力學方程擬合最差；Langmuir模型對等溫吸附數(shù)據(jù)進行擬合效果最好,而試驗數(shù)據(jù)不適合用Freundlich方程表征.土壤、菜葉、稻草和米糠對LiP和MnP飽和吸附容量