本文關鍵詞：復合微生物秸稈腐熟菌劑的篩選及其對毒死蜱殘留的影響　出處：《云南農業(yè)大學》2017年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：中國是農業(yè)大國,每年有10億t左右的種植業(yè)廢棄物,60%以上的農作物秸稈被焚燒或是廢棄,不僅嚴重污染環(huán)境,還浪費資源;毒死蜱(chlorpyrifos)是主要應用于害蟲防治的一種廣譜有機磷殺蟲劑,作為全球應用最廣泛的殺蟲劑之一,其農業(yè)生產上的廣泛應用在提高作物產量的同時也給食品安全帶來了威脅,已對人類健康構成了嚴重危害。堆肥化生物修復有機污染技術,是利用功能微生物進行堆肥,同時再將農藥等有機污染物降解,修復環(huán)境的一種工藝,該技術在修復農藥等有機物污染環(huán)境中開始不斷受到關注。采用微生物堆肥的方式將秸稈等農業(yè)廢棄物制成生物有機肥料,同時將殘留毒死蜱降解,不僅實現了毒死蜱殘留污染環(huán)境的修復,也實現了農業(yè)有機廢棄物的資源化和無害化,對農作物的食品安全也具有重要意義。本研究從自然生態(tài)環(huán)境中篩選到38株具有纖維素降解能力的菌株,從中篩選20株構建了25組復合微生物菌系。通過對25組復合菌系進行酶活研究,從中篩選到1組具有較好纖維素降解能力及環(huán)境耐受性的復合微生物菌系CM17,該菌系對毒死蜱也具有降解作用;將該菌系作為復合微生物菌劑接種到農業(yè)有機廢棄物中進行堆肥,發(fā)現該復合菌劑不僅能促進堆肥,還能提高堆肥品質。該復合菌劑可應用于被毒死蜱污染的農業(yè)有機廢棄物的堆肥化修復技術中,作為堆肥化生物修復毒死蜱污染技術的工程菌進一步深入探討。本文主要研究內容如下:⑴采用纖維素限制性培養(yǎng)基,從腐殖土、湖泊底泥、糞土、牛糞4種自然生境中篩選到38株具有纖維素分解能力的菌株,利用3,5-二硝基水楊酸比色法(DNS)測定這些菌株在不同溫度條件下的羧甲基纖維素(CMC)酶活,結果表明,38株菌在35℃、45℃和55℃條件下具有不同的CMC酶活,隨著溫度升高,菌株酶活呈現下降趨勢,當溫度為45℃時,各菌株的酶活較為活躍,隨著溫度升高到55℃,絕大多數菌株的酶活開始下降或是沒有活性。⑵從38株菌中篩選出20株,分4組,按照4因素5水平正交組合,構建25組由4株菌組合成的復合微生物菌系,利用DNS法研究這些復合菌系在35℃、45℃、55℃、pH6、pH7.5、pH10的CMC酶活和在pH7.5,溫度為35℃時的FPA濾紙酶活,結果發(fā)現CM17復合菌系在不同溫度條件下和不同酸堿條件下的CMC酶活,以及其FPA濾紙酶活都較其他24組復合菌系表現活躍,其在35℃、45℃、55℃、pH6、pH7.5、pH10、FPA(pH7.5,溫度為35℃)的酶活分別為130.260U/mL、107.747U/mL、95.429 U/m L、54.298U/mL、95.429U/mL、105.482U/mL、23.716U/mL。和其它24組復合菌系的酶活相比,CM17復合菌系具有較好的環(huán)境耐受性,能在不同溫度、不同酸堿條件下保持較好的酶活特性,具有一定的酶活穩(wěn)定性。⑶CM17復合菌系較單菌株更加有利于纖維素的分解,復合菌系菌株之間存在較好的協同降解作用。(1)在同等條件下崩解同等重量的濾紙,CM17復合菌系只要72h,CD53、LS14、TD21、CD52各菌株分別要7d、11d、15d、18d,復合菌系的纖維素分解效率至少是單菌株的2.33倍。(2)無論恒溫還是變溫培養(yǎng),CM17復合菌系在培養(yǎng)過程中的p H變化不大,均在7-8之間;復合菌系在不同溫度下的FPA酶活差異性不顯著,溫度變化對該菌系的纖維素降解能力影響不大,可能混合使得各菌株之間的協同作用加強了,從而降低了溫度變化對其整體酶活的影響。(3)以濾紙作為唯一碳源,不同比例混合的CM17復合菌劑的72h濾紙崩解試驗發(fā)現,當混合比例是1:1:1:1時,該復合菌劑具有最佳協同降解作用,也是制備該復合菌劑的最佳混合比例。⑷CM17復合菌系和CD53、LS14、TD21、CD52對毒死蜱殘留存在影響。在p H7-8,35℃恒溫振蕩降解48h后,它們的降解率分別為73.78±16.74%、64.80±10.31%、73.07±9.13%、74.08±11.54%和74.73±8.30%。當初始毒死蜱含量為0.1μg/mL時,CM17復合菌劑、CD53菌劑、LS14菌劑、TD21菌劑和CD52菌劑對毒死蜱的降解率分別為91.58%、70.68%、79.25%、65%和66.6%;當初始毒死蜱含量為900μg/mL時,其降解率分別為70.53%、32.11%、61.04%、35.11%、52.10%。初始毒死蜱含量與菌株對毒死蜱的生物降解率之間呈負相關關系,初始毒死蜱含量越高,毒死蜱的生物降解率將會越低,較高含量的毒死蜱對菌株存在一定程度的毒害作用。CD53、LS14、TD21、CD52與CM17復合菌系對毒死蜱的降解的F-TEST差異程度分別為0.9523、0.1511、0.7952和0.1535,在對毒死蜱的生物降解作用上,CM17復合菌系各菌株之間協同作用關系不顯著,其中CD52,LS14對毒死蜱都具有較好的生物降解作用。各菌株對毒死蜱降解作用強弱次序為CD52LS14TD21CD53;復合菌系在降解毒死蜱時,各菌株對毒死蜱的協同降解作用不顯著。⑸設三個堆體(對照CK、接入CM17復合菌劑的堆體、接入市場常見菌劑NG的堆體),以農田蔬菜秸稈等有機廢棄物作為原料,通過調節(jié)物料C/N在25:1~35:1之間、含水率在65%左右,pH在7-8之間,進行42d的堆肥發(fā)酵試驗。結果發(fā)現相比于對照CK堆體,CM17堆體和NG堆體的全氮、全磷、全鉀、容重,總孔隙度和持水孔隙度分別是CK堆體的126%、120%、119%、84%、115%、117%和140%、133%、119%、81%、121%、122%,并且升溫較快,高溫持續(xù)時間長,最高溫度分別是61℃、63℃,CK堆體才53℃;在堆肥過程中,三個堆體的酸堿變化值都在中性及弱堿性范圍波動,EC值、TN值、NH+4-N、NO-3-N、游離氨基酸等的含量變化趨勢基本相似,42d發(fā)酵結束時,腐殖酸含量分別為13.1%、14.9%、15.7%。上述結果表明CM17復合菌劑能有效地促進和優(yōu)化堆肥過程,迅速提高堆體溫度,延長高溫期時間,縮短腐熟周期,并能提高堆肥品質,增加N、P、K等的含量。⑹CM17復合微生物菌劑是具有毒死蜱降解能力和纖維素分解能力的多功能復合微生物菌劑,可應用于毒死蜱污染的有機物及土壤的無毒化修復,也可用于有機廢棄物的堆肥腐熟還田,對堆肥化生物修復有機污染技術的應用具有重要的研究意義。
【學位授予單位】：云南農業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：X592;S141.4

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