發(fā)布時(shí)間：2020-11-18 10:02

　　 農(nóng)業(yè)廢物,尤其是農(nóng)作物秸稈中含有大量的木質(zhì)纖維素,其中的木質(zhì)素成分復(fù)雜,分解困難,導(dǎo)致腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化不完全,堆肥質(zhì)量不高,因此加速木質(zhì)素轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)成為農(nóng)業(yè)廢物堆肥充分腐熟的關(guān)鍵。論文系統(tǒng)研究了木質(zhì)素的生物降解特性及其對(duì)農(nóng)業(yè)廢物堆肥腐殖化的影響,首先研究了兩種木質(zhì)素降解微生物簡(jiǎn)青霉(Penicillium simplicissimum)和栗褐鏈霉菌(Streptomyces badius)及一組木質(zhì)素降解復(fù)合菌的木質(zhì)素降解特性。在此基礎(chǔ)上,通過(guò)固態(tài)發(fā)酵實(shí)驗(yàn)研究了不同木質(zhì)素降解微生物對(duì)腐殖質(zhì)形成的影響,并在農(nóng)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(shí)期接種木質(zhì)素降解微生物對(duì)堆肥腐殖化的影響,為加速堆肥腐熟、提高堆肥品質(zhì)提供理論指導(dǎo)。 對(duì)P. simplicissimum產(chǎn)漆酶的調(diào)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(dǎo)劑ABTS和二甲苯胺并不能促進(jìn)簡(jiǎn)青霉產(chǎn)生Lac。在發(fā)酵過(guò)程中,木質(zhì)素的降解率實(shí)際上可能是由Lac的聚合和解聚作用整合的結(jié)果。各種附加營(yíng)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(qiáng),直接影響最后木質(zhì)素的降解率。 S. badius對(duì)稻草木質(zhì)纖維素的降解研究發(fā)現(xiàn),附加碳氮源對(duì)過(guò)氧化物酶的產(chǎn)生及木質(zhì)素的降解均有促進(jìn)作用,但對(duì)半纖維素酶和纖維素酶的產(chǎn)生及半纖維素和纖維素的降解均有抑制作用;附加氮源-酵母膏明顯促進(jìn)可酸沉淀的多聚木質(zhì)素(APPL)的產(chǎn)生,而附加氮源-氯化銨和碳源-葡萄糖均抑制APPL的產(chǎn)生。 分別從農(nóng)業(yè)廢物堆肥的升溫、降溫以及腐熟階段篩選出三組木質(zhì)素降解復(fù)合菌MC1、MC2和MC3。初篩和復(fù)篩的結(jié)果均表明復(fù)合菌MC1具有高效木質(zhì)素降解能力。復(fù)合菌MC1的營(yíng)養(yǎng)調(diào)控正交試驗(yàn)研究表明,該復(fù)合菌的最佳培養(yǎng)條件是:搖床轉(zhuǎn)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Mn2+,且第二碳源堿木質(zhì)素的加入時(shí)間為培養(yǎng)的第2d。在此最佳綜合培養(yǎng)條件下,復(fù)合菌MC1培養(yǎng)6d后的LiP酶活為579.91U/L,MnP酶活為882.49U/L,Lac酶活為80.94U/L,培養(yǎng)10d后的木質(zhì)素降解率為46.75%。 比較研究了兩種不同木質(zhì)素降解菌(P. chrysosporium和S. badius)及土著微生物對(duì)腐殖質(zhì)形成的影響。結(jié)果表明,接種木質(zhì)素降解微生物有利于腐殖質(zhì)總量的形成,且S. badius更有利于腐殖質(zhì)的形成。由于兩種微生物具有不同的木質(zhì)素降解機(jī)理,它們降解木質(zhì)素形成腐殖質(zhì)的過(guò)程也有所不同。P. chrysosporium轉(zhuǎn)化木質(zhì)素生成簡(jiǎn)單分子富里酸(FA),然后聚合FA生成復(fù)雜的分子胡敏酸(HA),而S. badius改性木質(zhì)素,先生成HA,然后將HA轉(zhuǎn)化成FA。 考察了在農(nóng)業(yè)廢物堆肥的不同發(fā)酵時(shí)期接種P. chrysosporium對(duì)堆肥腐殖組分、腐熟度及胡敏酸光學(xué)特性的影響。結(jié)果表明,在一次發(fā)酵時(shí)期接種P. chrysosporium對(duì)木質(zhì)素的降解和腐殖質(zhì)的形成都沒(méi)有明顯的促進(jìn)作用,而在二次發(fā)酵時(shí)期接種P. chrysosporium既能提高木質(zhì)素的降解率,也能促進(jìn)腐殖質(zhì)的形成。另外,在二次發(fā)酵時(shí)期接種P. chrysosporium可以使堆肥的腐熟期縮短7d,但一次發(fā)酵時(shí)期接種并沒(méi)有明顯縮短堆肥周期。胡敏酸光譜掃描結(jié)果進(jìn)一步表明,在一次發(fā)酵時(shí)期接種黃孢原毛平革菌不能明顯促進(jìn)胡敏酸的腐殖化程度,但在二次發(fā)酵時(shí)期接種黃孢原毛平革菌能明顯促進(jìn)堆肥中胡敏酸結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化,增加其芳構(gòu)化程度及縮合程度,從而明顯提高胡敏酸腐殖化程度。
【學(xué)位單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2009
【中圖分類】：X712
【部分圖文】：

利用胡敏酸的紅外光譜特征峰密度的比值，可以判斷堆肥的腐熟程度[53]。通過(guò)對(duì)堆肥前后胡敏酸紅外光譜不同特征峰峰密度的比值進(jìn)行計(jì)算表明，A、B、C 三個(gè)堆體的 1650/2920（芳香碳/脂肪碳）從 0.38 分別提高到 0.63、0.65、0.69；1650/2850（芳香族碳/脂肪族碳）從 0.32 提高到 0.56、0.58、0.61；1650/1540（芳香碳/酰胺）從 0.46 提高到 0.64、0.67、0.65；1650/1050（芳香碳/多糖）從 0.37 提高到 0.60、0.70、0.60。這些變化進(jìn)一步證明堆肥結(jié)束后，堆肥中多糖、脂肪類和酰胺等成分的減少及芳香結(jié)構(gòu)成分增加，且二次發(fā)酵時(shí)期接種P. chrysosporium 更能促進(jìn)堆肥中較胡敏酸結(jié)構(gòu)的芳構(gòu)化程度，從而促進(jìn)堆肥的快速腐熟。6.3.5.5 核磁共振波譜分析核磁共振技術(shù)作為一種非破壞性的方法，是研究胡敏酸結(jié)構(gòu)的一種很有效的手段。圖 6.22 是堆肥前后胡敏酸13C-核磁共振波譜圖。
【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 劉佳;李婧男;文科軍;王振宇;張清;;不同堆肥條件下園林廢棄物中有機(jī)碳物質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化[J];北方園藝;2012年24期

2 馬志遠(yuǎn);羅晶;馮志珍;林星華;段軍娜;安德榮;;具有生防功效的玉米秸稈降解復(fù)合菌系的構(gòu)建[J];西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年04期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 劉繼培;秸稈和秸稈木質(zhì)素在土壤中的降解及其對(duì)土壤性質(zhì)的影響[D];中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2011年

2 索琳娜;幾種農(nóng)林生物質(zhì)廢棄物再利用生產(chǎn)無(wú)土栽培基質(zhì)技術(shù)及應(yīng)用[D];北京林業(yè)大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 王英;新型農(nóng)村生活垃圾耦合太陽(yáng)能好氧堆肥處理技術(shù)研究[D];吉林大學(xué);2011年

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3 邢巖;降解木質(zhì)素厭氧菌株篩選及其轉(zhuǎn)化秸稈作用研究[D];吉林大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2888596