圆园 16,35(8):162-169 农业环境科学学报允燥怎则灶葬造燥枣粤早则燥鄄耘灶增蚤则燥灶皂藻灶贼杂糟蚤藻灶糟藻 216 年 8 月 胡海红, 孙继颖, 高聚林, 等. 低温高效降解玉米秸秆复合菌系发酵条件优化及腐解菌剂的研究 [J]. 农业环境科学学报,216,35(8):162-169. HU Hi-hong, SUN Ji-ying, GAO Ju-lin, et l. Optimiztion of fermenttion onitions for low-temperture n high-effiieny omposite miroil system fororn stoveregrtionn preliminryevelopment of miroil inoul[j]. 允燥怎则灶葬造燥枣粤早则燥 - 耘灶增蚤则燥灶皂藻灶贼杂糟蚤藻灶糟藻,216, 35(8):162-169. 低温高效降解玉米秸秆复合菌系发酵条件优化及腐解菌剂的研究 胡海红 1, 孙继颖 1*, 高聚林 2, 王振 1, 包闹干朝鲁 1, 胡树平 2, 青格尔 1 (1. 内蒙古农业大学农学院, 呼和浩特 118;2. 内蒙古农业大学职业技术学院, 内蒙古包头 141) 摘要 : 为解决北方低温条件下玉米秸秆降解难的问题, 利用筛选于锯末的一组玉米秸秆降解复合菌系 GF-S72, 通过单因素 正交试验及载体生物相容性试验, 研究了复合菌系的发酵条件 菌剂载体类型 用量及保存条件 结果表明, 复合菌系 GF-S72 最佳发酵条件为 : 尿素.1% 碳氮比 2 颐 1 培养温度 1 益 初始 ph 为 8. 装液量 18 ml/15 ml 培养时间 6 接种量 2% 基于试验选取硅藻作为最佳载体, 在菌液颐载体 =3 颐 1 菌剂与秸秆配比为.5 g/2g, 制备低温高效降解玉米秸秆复合型菌剂 试验结果还表明,pH 值为 8.2 含水量为 2% 保藏湿度为 1% 保藏温度为 15 益时, 复合型菌剂降解玉米秸秆的效率最高 关键词 : 玉米秸秆 ; 降解 ; 复合菌系 ; 发酵中图分类号 :X712 文献标志码 :A 文章编号 :1672-243(216)8-162-8 oi:1.11654/jes.216-11 Optimiztion of fermenttion onitions for low-temperture n high-effiieny omposite miroil system for ornstover egrtionnpreliminryevelopment of miroil inoul HU Hi-hong 1,SUN Ji-ying 1*,GAO Ju-lin 2,WANG Zhen 1,BAONo-gn-ho-lu 1,HU Shu-ping 2,QING Ge-er 1 (1.Agriulturl College, Inner Mongoli AgriulturlUniversity, Hohhot 118, Chin; 2.Votionl n Tehnil College, Inner Mongoli AgriulturlUniversity,Botou141,Chin) Astrt:Strw-returning to fiels is n effetive wy to inrese soil orgni mtter ontent n soil fertility, stimulte soil miroil tiv 原 ity, enhne rop yiels n qulity, n improve the soil physil n hemil properties. It, therefore, plys ruil role in promoting 原 griulturl sustinle evelopment. In the spring orn region of northern Chin, however, mize stover egrtion is often slow n is even not fully omplete in the fll n winter sesons euse of low temperture, whih uses wsting of resoures. Thus, it is neessry to e 原 velop effiient stover-eomposing terium gent for low-temperture onitions. Alow-temperture n high-effiieny omposite mi 原 roil system, GF-S72, sreene from swust n egre orn stover, ws evelope for egring orn stover. Result inite tht the est fermenttion ws ure of.1%, C/N rtio of 2 颐 1, inoulting ontent of 2%, initil ph of ulture meium t 8. n liqui meium vol 原 ume of 18 ml/15 ml t 1 益 for 6. The experiment showe tht itomite ws the est rrier, n high-effiient omposite terium 原 gent for egring orn stover ws prepre t low-temperture. The experiment lso showe tht the highest effiient miroil inoulnts of orn stover egrtion ws t 3 颐 1of teril liqui/rrier,.5 g/2 gof miroil inoulnts /orn stover rtio, 2% of moisture on 原 tent, 1% of preservtion humiity, 15 益 of preservtion temperture, n ph 8.2. Keywors:orn stover; egrtion;omposite miroilsystem; fermenttion 收稿日期 : 圆园 16 原 1 原 23 基金项目 : 国家玉米产业技术体系 (CARS-2-63); 国家自然科学基金项目 (313634); 国家粮食丰产科技工程 (211BAD16B13,212BAD4B4, 213BAD7B4,211BAD16B14); 内蒙古农业大学引进人才科研启动项目 (YJ214-5) 作者简介 : 胡海红 (199 ), 女, 内蒙古赤峰人, 硕士研究生, 主要从事玉米生理生态研究 E-mil:huhihong121@126.om * 通信作者 : 孙继颖 E-mil:nmsunjiying@163.om
216 年 8 月 胡海红, 等 : 低温高效降解玉米秸秆复合菌系发酵条件优化及腐解菌剂的研究 163 秸秆通常占作物生物量的 5% 以上, 是极为丰富 且能直接利用的可再生有机资源 [1] 据统计, 我国约 有 35.3% 的秸秆在田间焚烧 [2], 不仅造成大量秸秆资 源的浪费而且污染环境, 影响交通安全, 也不利于土 壤质量的培育和农业的可持续发展 [3-4] 秸秆还田是增 加土壤有机质含量 全面提升地力的有效途径 [5-7], 秸 秆还田增加了土壤有机质的含量, 改善了土壤理化性 状 [8-11], 对促进农业的可持续发展起到重要作用 但是 在北方春玉米地区, 由于秋冬季气温低, 导致玉米秸 秆腐解缓慢, 甚至不能完全降解, 对农田土壤整地播 种质量产生不利影响 [12-15], 因而北方地区秸秆还田比 例仅为 3.9%, 蒙新地区甚至仅为 7.4% 和 5% 目前, 秸秆腐解菌的研究主要集中在中高温或者常温条件 下, 这些菌株不适合在北方地区低温条件下应用, 有 关低温秸秆腐解菌的研究鲜有报道 因此, 研发低温 条件下高效快速分解秸秆的菌剂是推进北方春玉米 地区玉米秸秆还田的重要措施 研究证实, 天然复合菌系对秸秆的腐解效果显 著优于人工纯培养的微生物 [16-17] Kto 等 [18] 将天然复 合菌系中分离的微生物重新组合后, 发现复合菌系 中非纤维素菌群对菌系纤维素的降解起了非常重要 的作用 2 世纪中叶以来, 科学家们获得了大量天然 降解秸秆的真菌, 尤以木霉属 (Trihoerm) 青霉属 (Peniillium) 漆斑霉属 (Myrotheium) 毛壳霉属 (Chetomium) 曲霉属 (Aspergillus) 等为主 [19-23] 国内外对高效秸秆菌剂及发酵条件的研发取得 [24] 了一定进展 金海洋等使用经过芽孢杆菌属和分解 脂肽梭菌属组合的菌剂处理的秸秆, 在 3 益条件下秸 [25] 秆降解率为 45.5%; 张庆华等筛选出 4 株效果较好 的纤维素腐解菌剂, 在 5 益时秸秆腐解率达到 83.7%;Hrut 等 [26] 通过多次组合筛选构建了一个稳 定的复合菌系, 在 5 益条件下,4 内可使水稻秸秆 [27] 降解率高于 6% 以上 ;Spel 等研究表明, 在堆肥活 跃期接种微生物菌剂能提高堆肥效率, 有机质的矿 化更为迅速, 产生的堆肥品质更稳定 张丽青等从稻 秆堆腐物及牛粪中分离筛选出一株分解纤维素能力 较强的菌株 N-12, 培养基 ph 设置为 8., 接种量设 置为 4%, 蛋白胨作为氮源, 在 37 益条件下培养 72 h, 此时菌株的 CMC(Soium roxyl methyl ellulose 羧甲基纤维素 ) 酶最高 [28] ; 以腐解过程中秸秆失重率 CMC 酶活等指标评价玉米秸秆腐解效果可行, 以腐 熟终点 C/N 和 T 值作为评价玉米秸秆的腐熟度指标 初步可行 [29] 本研究利用从自然界低温腐殖锯末已分离高效秸秆降解复合菌系, 研究发酵条件及液态发酵条件下菌剂对秸秆的降解能力, 制成生物菌剂, 并应用于大田试验 以期为解决低温秸秆田间降解难的难题提供微生物资源和技术支撑 1 材料与方法 1.1 试验材料复合菌系 : 筛选自锯末中的一组玉米秸秆降解复合菌系 GF-S72 [14] 载体 : 白炭黑 (Sili, 成都艾科达化学试剂有限公司 ) 煅烧高岭土 (Kolin, 国药集团化学试剂有限公司 ) 硅藻土 (Ditomite, 国药集团化学试剂有限公司 ) 滑石粉 (Tl, 天津风船化学试剂科技有限公司 ) 皂土 (Bentonite, 上海山浦化工有限公司 ) 凹凸棒土 (Attpulgite, 国药集团化学试剂有限公司 ) 轻质碳酸钙 (Cliumronte, 上海泗联化工有限公司 ) DNS 试剂 : 准确称取酒石酸钾钠 (C 4 H 4 N 2 O 6 ) 185. g 溶于蒸馏水中 ( 低于 5 益加热 ), 待溶解后加入 3,5- 二硝基水杨酸 (C 7 H 4 N 2 O 7 )6.313 g, 全部溶解后加入氢氧化钠 (NOH)21 g 苯酚 (C 6 H 5 OH)5. g 无水亚硫酸钠 (N 2 SO 3 )5. g, 搅拌使之溶解, 冷却至室温后加水定容到 1 ml, 贮存于棕色试剂瓶, 室温放置一周后使用 柠檬酸缓冲液 (ph=4.8):a 液 : 取一水柠檬酸 (C 6 H 8 O 7 H 2 O)21.14 g, 定容到 1 ml;b 液 : 称取二水柠檬酸钠 (N 3 C 6 H 5 O 7 2H 2 O)29.412 g 定容至 1 ml 取 A 液 27 ml B 液 228.8 ml 定容至 1 ml, 于 4 益冰箱内保存 1% 羧甲基纤维素钠 : 称取 1. g 羧甲基纤维素钠 (CMC-N) 于烧杯中, 加热溶解后用柠檬酸缓冲液 (ph=4.8) 定容至 1mL 基础培养基 : 硫酸铵 [(NH 4) 2 SO 4 ]1. g 磷酸氢二钾 (K 2 HPO 4)1. g 氯化钠(NCl).2 g 硫酸镁 (MgSO 4).5 g 碳酸钙(CCO 3)2. g, 加入蒸馏水 1 ml 菌株培养基的优化.1 不同氮源的优化选用基础培养基, 以玉米秸秆作为碳源, 分别用蛋白胨 酵母粉 硝酸铵 硝酸钠 硫酸铵 尿素代替基础培养基中的氮源, 加入量为.2%; 培养条件为装液量 3 ml/15 ml, 接种量为 1%,pH7, 温度 15 益, 转速 13 r min -1 每个处理设 3 次重复, 培养 3 后测
164 量菌系纤维素酶活, 进而选出最佳氮源 纤维素酶活包括滤纸酶活 FPA(Filter pper tivity) 内切酶 Cx(Enoglunses) 外切酶 C1(Celloiohyrolses) 纤维素酶活力是指在特定条件下, 经酶的催化作用形成葡萄糖时每分钟所需该酶的量为 1 个酶活国际单位 U.2 最佳尿素浓度 碳氮比的优化选用基础培养基, 尿素浓度为.1%.2%.4%.8% %, 设置碳氮比分别为.1 颐 1 5 颐 1 1 颐 1 2 颐 1 4 颐 1, 共 5 个水平进行试验 培养条件为装液量 3mL/ 15 ml, 接种量 1%,pH7, 温度 15 益, 在转速为 13 r min -1 的摇床中培养 每个处理设 3 次重复,3 后测量菌系纤维素酶活, 得出最佳尿素浓度和碳氮比 1.3 复合菌系培养条件的优化选用基础培养基, 对培养温度 装液量 培养时间 初始 ph 接种量进行单因素优化试验, 每组试验设 3 次重复,3 后测量菌系纤维素酶活, 得出各单因素最佳指标 复合菌系 GF-S72 正交试验在以上试验的基础上, 按正交试验 L(3 4 9 ) 四因素三水平对菌株摇瓶培养条件进行优化,3 后测定菌系纤维素酶活, 得出摇瓶培养复合菌系 GF-S72 的最优配比 1.5 菌剂研制 1.5.1 筛选试验加工工艺将复合菌系 (GF-S72 号复合菌系在 ph8. 1 益 C 颐 N=2 颐 1 装液量 12% 接种量 2% 的条件下振荡培养 6 获得 ) 摇瓶发酵液与填料按一定比例混合制成母液, 置于冷冻干燥机干燥制成母粉 1.5.2 初始制剂成分配比初始制剂成分质量配比为发酵液 5%, 填料 5% 载体筛选试验选择白炭黑 煅烧高岭土 硅藻土 皂土 凹凸棒土 滑石粉 轻质碳酸钙 7 种不同载体做填料, 比较不同载体情况下制剂降解纤维素的差异 将制备的各制剂室温贮藏 14 后测定秸秆降解率和滤纸降解情况 ( 在无菌条件下取 1g 搭载不同载体的制剂接种到盛有基础培养基的三角瓶中, 每个三角瓶放 3 条滤纸条, 每处理设定 3 次重复, 摇床 13 r min -1 振荡培养,1 益恒温培养 2, 检测滤纸降解情况 ), 以此考察填料对复合菌系的生物相容性 综合秸秆降解率 滤纸降解情况 价格等因素, 筛选出最适填料 以原菌液为 CK 农业环境科学学报第 35 卷第 8 期 1.7 质量指标测定 1.7.1 ph 值的测定取 1g 自制菌剂置于 1 ml 烧杯中, 加入 1 ml 蒸馏水, 搅拌后静置 1min, 用 ph 计测其 ph 值 平行测定 3 次, 取其平均值 1.7.2 含水量的测定称取 1g 自制菌剂置于托盘中, 在 15 益烘箱中烘干,24 h 后取出测定前后质量差 1.7.3 保藏参数的测定选取含水量较高的低温高效降解玉米秸秆复合菌制剂 3g, 于 -19 益下采用冷冻干燥机 (logene 原 Snv 冷冻干燥机系列, 丹麦 ) 冷冻干燥, 然后在此冷冻干燥后菌剂基础湿度上加入相应质量的蒸馏水使菌剂密封 保藏湿度 为 % 1% 2% 4% 和 8%, 并将样品分别抽真空密封保存 在无菌条件下取 3g 密封菌剂接种到盛有基础培养基的三角瓶中, 每个三角瓶放 5 条滤纸条, 每处理设定 3 次重复, 摇床 13 r min -1 振荡培养,1 益恒温培养 2, 检测滤纸降解情况,14 后测定秸秆降解率, 以原菌液为 CK 选择制备的低温高效降解玉米秸秆复合菌制剂 3g, 将样品分别密封后, 分别存于 4 益 15 益 25 益 35 益 45 益保温箱中,2 后观察滤纸降解情况 ( 方法同上 ),14 后测定秸秆降解率 以原菌液为 CK 1.7.4 负载量的测定载体与菌液最佳负载量配比测定 : 分别称取 1g 载体与菌液按一定比例混合 ( 具体配比见表 4) 2 后观察滤纸降解情况 ( 方法同上 ),14 后测定秸秆降解率, 以原菌液为 CK 菌剂与秸秆负载量配比试验 : 分别称取.2 g.1g.5g.25g 5 g 菌剂放入三角瓶中, 每瓶放入 2g 秸秆, 每个处理重复 3 次,14 后取样测定秸秆降解率 以原菌液为 CK 数据处理利用 IBM SPSS Sttistis 19. 统计软件对试验结果进行统计分析, 所有数据均采用 3 次重复的平均值依标准偏差表示 不同处理间的差异显著性采用配对样本进行评价 采用 Sigmplot 12.5 进行数据分析和绘图 2 结果与讨论 2.1 复合菌系 GF-S72 培养基优化本试验中, 采用纤维素酶活来表征微生物的生长状况 在供试的 6 种氮源中,GF-S72 在以尿素为氮源
216 年 8 月 时生长最好, 其次是硫酸铵, 蛋白胨最差 (P 约.5, 图 1) 由此可以看出,GF-S72 对无机氮的利用率好于有 机氮 当选择尿素作为最佳氮源, 其浓度为.1% 时, GF-S72 的生长状况最好 (P 约.5, 图 2) 此外, 在供 试的 5 种碳氮比条件下,GF-S72 在碳氮比为 2 颐 1 时 生长最好, 其次是碳氮比 1 颐 1, 碳氮比为.1 颐 1 时生长 最差 (P 约.5, 图 3) 当碳氮比为 1 颐 1 时 FPA 酶活高 于其他比例, 因此需要做正交试验进一步验证 2.2 复合菌系 GF-S72 培养条件优化 选择培养温度 装液量 培养时间 初始 ph 接种 量五个因素, 每个因素设定合适的水平数, 对复合菌 系 GF-S72 进行培养条件单因素优化, 并对所得数据 进行单因素方差分析 由图 4 可知, 装液量 培养时间 三种酶活统一, 培养温度 初始 ph 接种量这三个因 素三种酶活不统一 据此就这三个指标做了正交试 验, 进一步验证单因素试验 2.3 复合菌系 GF-S72 正交试验 根据单因素试验结果, 选择合适因素和水平 ( 表 1), 按正交试验对 GF-S72 复合菌系培养条件 ( 培养 温度 初始 ph 接种量 碳氮比 ) 进行优化, 每个处理 3 个重复, 对所得数据进行分析, 结果见表 2 四个因素 对试验结果影响强弱顺序为 C( 培养温度 ) 跃 B( 初始 ph) 跃 D( 碳氮比 ) 跃 A( 接种量 );C1 酶活的正交试验结果 与 FPA 和 Cx 酶活正交试验结果稍有不同 结合单因 素结果可得, 复合菌系 GF-S72 最佳摇瓶培养条件为 : 3. 2.5 2. 1.5 1..5 FPA C 1 Cx Son 胡海红, 等 : 低温高效降解玉米秸秆复合菌系发酵条件优化及腐解菌剂的研究 165 Amm Ams Ure Pep Yep.2% 氮源 Nitrogen soures 不同小写字母表示同一酶活性在不同处理下差异极显著 (P 约.5) 硝酸钠简写 Son, 硝酸铵简写 Amm, 硫酸铵简写 Ams, 尿素简写 Ure, 蛋白胨简写 Pep, 酵母粉简写 Yep 下同 Differentlowerselettersinfigurerepresentmrkelysignifint ifferenesinenzymetivityetweenifferenttretments(p 约.5). Son soiumnitrte; Amm mmoniumnitrte; Ams mmoniumsulfte; Ure Ure; Pep Peptone; Yep yestpower.thesmeelow 图 1 不同氮源对菌株 GF-S72 生长的影响 Figure 1Effetsofnitrogen soureson growth ofstringf-s72 接种量 2%, 初始 ph8, 培养温度 1 益, 碳氮比 2 颐 1 2.4 复合菌系 GF-S72 载体筛选试验 由表 3 可知, 硅藻土效果最佳, 白炭黑 滑石粉 轻质碳酸钙的滤纸降解情况优于凹凸棒土及皂土, 低 于硅藻土 但是硅藻土 凹凸棒土及皂土的玉米秸秆 降解率明显优于白炭黑 滑石粉 轻质碳酸钙 该结果 表明, 白炭黑 滑石粉 轻质碳酸钙与 GFS-72 复合菌 系的生物相容性较差 就硅藻土 凹凸棒土 皂土做方 差分析显示, 硅藻土明显优于后两种载体, 因此选择 硅藻土作为填料 2.5 GF-S72 复合菌剂质量指标的测定 2.5.1 ph 对复合菌剂生长的影响 GF-S72 复合型菌剂 ph 值为 8.2, 与之前发酵条 件测得的最适 ph 值相差不大, 能很好满足复合菌系 生存, 符合标准 2.5.2 含水量对复合菌剂降解率的影响 本试验测得复合型菌剂的含水量为 2% 含水量及保藏湿度测定结果表明, 菌剂在不同储 藏条件下对菌株存活率影响很大, 水分过高, 菌体代 1..8.6.4.2.1.2.4.8 尿素 Ureonentrtion/% 图 2 不同尿素浓度对菌株 GF-S72 生长的影响 Figure 2Effetsofure onentrtionsongrowth ofstrin GF-S72 1..8.6.4.2.1 5 1 2 4 碳氮比 Cronnitrogenrtio 图 3 不同碳氮比对菌株 GF-S72 生长的影响 Figure3Effetsofronnitrogenrtiosongrowthof stringf-s72 e e
166 2. 1..8.6.4.2 1..8.6.4.2 1..8.6.4.2 图 4 不同培养条件对菌株 GF-S72 生长的影响 Figure 4Effetsofinution onitionson growth ofstrin GF-S72 农业环境科学学报 e 4 1 15 2 25 3 4 5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 培养温度 Inution temperture/ 益初始 phinitil ph e e ef.4.2 6 18 3 42 54 1 2 5 1 15 装液量 Meiumvolume/mL 接种量 Inution rte/% 2. 1..8.6 1..8.6.4.2 第 35 卷第 8 期 ef ef f f 1 e 3 6 9 12 15 培养时间 Inutionurtion/ 表 1 发酵条件正交试验的因素和水平的设计 Tle1 Ftorsn levelsfororthogonltestofgf-s72 for inution onitions 水平 Level A 接种量 Inution rte B 初始 ph Initil ph C 培养温度 Inution temperture D 碳氮比 Cron/ nitrogen rtio 1 2% 7.5 1 益 5 颐 1 2 3 5% 1% 8 8.5 15 益 2 益 1 颐 1 2 颐 1 谢旺盛, 死亡率高, 还容易造成粘结成团, 影响制剂使 用 但菌剂含水量也不是越小越好, 如果粉体过于干 燥, 含水量接近零点, 则微粒对周围环境中水分吸收 强, 且因为干燥微粒间存在强静电, 吸收的水分子与 微粒会迅速结成稳定的晶体结构, 造成粉体絮结成坚 硬的块状, 影响制剂的湿润性和分散性 因此, 将菌剂 中水分控制在合理范围内及选择合适保藏湿度对于 菌剂加工和应用都具有非常重要的意义 由表 4 可知,1% 的湿度降解滤纸情况明显高于 其他处理, 其次是 % 和 2%, 而 4% 和 8% 几乎无 降解 在供试的 5 种比例中,GF-S72 在保藏湿度为 1% 时, 玉米秸秆降解率最高, 菌株最活跃, 说明在此 湿度下, 复合菌系可以最大程度地与载体相容, 其次 是保藏湿度 2%, 保藏湿度为 8% 时最差 2.5.3 保藏温度对复合菌剂降解率的影响保藏温度测定结果表明,GFS-72 复合菌剂在贮藏温度为 15 益条件下, 滤纸降解情况和秸秆降解率明显比其他条件高 其次是 25 益, 最差为 45 益 这一结果也验证了低温降解菌系在高温条件下玉米秸秆降解能力下降的现象 ( 表 5), 说明最适保存温度为 15 益 2.5.4 负载量对复合菌剂降解率的影响 (1) 当菌液与载体配比为 3 颐 1 时, 降解滤纸情况和秸秆降解率都明显高于其他条件, 随着菌液稀释浓度越高, 降解滤纸能力越低, 玉米秸秆降解率也随之降低 ( 表 6) 在供试的 14 种比例中,GF-S72 在菌液比载体比例为 3 颐 1 时, 玉米秸秆降解率最高, 说明在此比例下, 复合菌系可以最大程度地与载体相容, 保持菌株之间的活跃性 S1 颐 1 次之,S7 颐 1 最差 ( 表 6) (2) 当加入菌剂为.5 g 时, 玉米秸秆降解率最高, 因此最适菌剂量为.5 g 在供试的 5 种比例中, GF-S72 在菌剂为.5 g 时, 玉米秸秆降解率最高, 说明在此比例下, 菌剂与玉米秸秆比例最佳.2 g 次之,5g 最差 ( 图 5) 3 结论 (1) 采用单因素和正交试验, 确定复合菌系 GF-
216 年 8 月 胡海红, 等 : 低温高效降解玉米秸秆复合菌系发酵条件优化及腐解菌剂的研究 167 表 2FPA Cx C 1 正交试验的统计结果及极差分析 Tle2 Sttistilresultsn rnge nlysisoffpa, Cx n C 1 orthogonltest 所在列 Column 1 2 3 4 实验结果 Experimentl result 试验号 Test No. 因素 Ftor A 接种量 Inution rte B 初始 ph Initil ph C 培养温度 Inution temperture D 碳氮比 Cron nitrogen rtio FPA Cx C 1 1 1 1 1 1 6.67 5.935 4.461 2 1 2 2 2 6.543 7.135 3.826 3 1 3 3 3 2.711 2.773 3.815 4 2 1 2 3 5.93 6.194 4.583 5 2 2 3 1 3.468 3.14 3.94 6 2 3 1 2 5.517 6.212 4.28 7 3 1 3 2 2.686 2.56 3.778 8 3 2 1 3 7.986 8.227 4.598 9 3 3 2 1 3.62 3.148 4.114 FPA K 1 5.16 4.894 6.523 4.199 K 2 4.971 5.997 5.179 4.913 K 3 4.579 3.765 2.954 5.544 R 5 2.731 4.68 43 Cx K 1 5.281 4.879 6.791 4.63 K 2 5.169 6.155 5.492 5.284 K 3 4.627 4.45 2.795 5.732 R.92 2.358 4.245 1.919 C 1 K 1 4.34 4.276 4.445 4.16 K 2 4.256 4.11 4.176 3.961 K 3 4.164 4.68 3.834 4.333 R.721.76 1.11.871 表 3 不同载体处理下滤纸降解及玉米秸秆降解率 Tle 3Degrtion offilterppernstoveregrtion y 载体 Crrier ifferentrriers 降解滤纸 Pper rekge 玉米秸秆降解率 /% Degrtion rte of orn stover 煅烧高岭土 Kolin - 6.2 依.37e 白炭黑 Sili ++++ 3.7 依.67f 滑石粉 Tl ++++ 14.2 依.52 硅藻土 Ditomite +++++ 29.4 依.68 凹凸棒土 Attpulgite +++ 22.7 依.59 皂土 Bentonite +++ 24.4 依.68 轻质碳酸钙 Clium ronte ++++ 12.7 依.49 CK +++++ 24.7 依.59 注 : 无变化记为 -; 滤纸液界面变薄记为 +; 滤纸液界面变透明记 为 ++; 滤纸液界面断裂记为 +++; 培养液淡黄色记为 ++++; 培养液颜色 加深且液面下滤纸蓬松记为 +++++ 下同 Note:Nohnge wsmrke s-;thinning filter-liqui interfe s+; trnsprent filter-liqui interfe s ++; frture filter-liqui interfe s +++; yellow meiums++++; rkene n fluffy ulture liquor s +++++. Thesme elow. 表 4 不同湿度处理下滤纸降解及玉米秸秆降解率 Tle4 Degrtion offilterppernorn stoveregrtion 湿度 /% Humiity 表 5 不同温度处理下滤纸降解及玉米秸秆降解率 Tle 5Degrtion offilterppern orn stoveregrtion 温度 / 益 Temperture unerifferenthumiity 降解滤纸 Pper rekge unerifferenttemperture 降解滤纸 Pper rekge 玉米秸秆降解率 /% Degrtion rtes of orn stover +++ 16 依.68 1 +++++ 27.47 依.5 2 ++++ 21.5 依.72 4 ++ 6.2 依.43e 8 + 3.52 依.68f CK +++++ 25.24 依.44 玉米秸秆降解率 /% Degrtion rtes of orn stover 4 ++ 8 依.77 15 +++++ 22.31 依.72 25 +++ 17.1 依.86 35 + 6.1 依.2 45-4.5 依.65 CK +++++ 23.53 依.52
168 农业环境科学学报 第 35 卷第 8 期 表 6 不同菌液颐载体配比下滤纸降解及玉米秸秆降解率 Tle6 Degrtion offilterppernorn stoveregrtiont 菌液颐载体 /ml:g Rtio of teril solution 颐 rrier ifferentrtiosofterilsolution 颐 rrier 注 : S 代表稀释倍数 Note: S representsilutiontime. 5 4 3 2 1 降解滤纸 Pper rekge.2.1.5.25 5 CK 菌剂 Agent/g 图 5 不同菌剂配比玉米秸秆降解率 Figure 5Corn stoveregrtion tifferentgentrtios S72 最佳发酵条件为 : 尿素.1% 碳氮比 2 颐 1 培养温 度 1 益 初始 ph 为 8 装液量为 18 ml/15 ml 培 养时间为 6 接种量 2% (2) 通过试验选取硅藻作为最佳载体, 且在菌液颐 载体 =3 颐 1 菌剂与秸秆配比为.5 g/2 g, 制备低温高 效降解玉米秸秆复合型菌剂 (3) 在 ph 值 8.2 含水量 2% 保藏湿度 1% 保藏温度 15 益时, 复合型菌剂降解效率最好 由于本试验并未考虑成本问题, 菌株如果应用到 实际生产, 还应综合考虑各方面因素, 在保证菌株降 玉米秸秆降解率 /% Degrtion rtes of orn stover 1 颐 1 ++ 6.48 依.39f 2 颐 1 ++ 5.48 依.77fg 3 颐 1 +++++ 22.5 依.68 4 颐 1 ++ 5.34 依.55fg 5 颐 1 6 颐 1 7 颐 1 S1 颐 1 S2 颐 1 S3 颐 1 S4 颐 1 S5 颐 1 S6 颐 1 S7 颐 1 CK +++ +++ ++ ++++ +++ +++ ++ + + - +++++ 9.43 依.7e 1.37 依.66e 6.82 依.42f 18.31 依.47 11.37 依.57 1.31 依.54e 5.38 依.6efg 4.58 依.52g 4.65 依.57g 2.47 依.65h 24.29 依.54 解效果的前提下, 选用廉价原料和合适的培养条件, 使菌剂的生产效益最大化 参考文献 : [1] 李文革, 李倩, 贺小香. 秸秆还田研究进展 [J]. 湖南农业科学,26 (1):46-48. LI Wen-ge, LI Qin,HE Xio-xing. Strw returne[j]. Hunn Agri 原 ulturlsiene,26(1):46-48. [2] 高利伟, 马林, 张卫峰, 等. 中国作物秸秆养分资源数量估算及其利用状况 [J]. 农业工程学报,29, 25(7):173-179. GAO Li-wei, MA Lin, ZHANG Wei-feng, et l. Estimtion of nutrient resoure quntity of rop strw n its utiliztion sitution in Chin[J]. Trnstions of the CSAE,29,25(7):173-179. [3] 曹国良, 张小曳, 王丹, 等. 中国大陆生物质燃烧排放的污染物清单 [J]. 中国环境科学,25, 25(4):389-393. CAO Guo-ling, ZHANG Xio-ye, WANG Dn, et l. Inventory of t 原 mospheri pollutnts ishrge from iomss urning in Chin onti 原 nent[j]. ChinEnvironmentlSiene,25, 25(4):389-393. [4] 赵伟, 潘延欣, 靳雯然, 等. 低温菌剂降解秸秆还田对东北黑土微生物活性的影响 [J]. 湖北农业科学,214,53(17):42-424. ZHAO Wei, PAN Yn-xin, JI Wen-rn, et l. Effets of low 原 temper 原 ture gent egring strw n returning to fiel on miroil tivity in lk soil[j]. Huei AgriulturlSiene,214,53(17):42-424. [5] 匡恩俊. 不同还田方式下大豆秸秆腐解特征研究 [J]. 大豆科学,21, 29(3):479-482. KUANG En-jun. Deomposition hrteristis of soyen stlk uner ifferentstlkreturningmetho[j]. SoyenSiene,21,29(3):479-482. [6] 赵鹏, 陈阜, 李莉. 秸秆还田对冬小麦农田土壤无机氮和土壤脲酶的影响 [J]. 华北农学报,21, 25(3):165-169. ZHAO Peng, CHEN Fu, LI Li. Effets of strw mulhing on inorgni nitrogen n soil urese in winter whet fiel[j]. AtAgriulture Bo 原 reli-sini,21,25(3):165-169. [7] 武际, 郭熙盛, 鲁剑巍, 等. 连续秸秆覆盖对土壤无机氮供应特征和作物产量的影响 [J]. 中国农业科学,212, 45(9):1741-1749. WU Ji, GUO Xi-sheng, LU Jin-wei, et l. Effets of ontinuous strw mulhing on supply hrteristis of soil inorgni nitrogen n rop yiels[j]. SientiAgriulturSini,212,45(9):1741-1749. [8] 钱海燕, 杨滨娟, 黄国勤, 等. 秸秆还田配施化肥及微生物菌剂对水田土壤酶活性和微生物数量的影响 [J]. 生态环境学报,212, 21 (3):44-445. QIANHi-yn, YANGBin-jun, HUANG Guo-qin, et l. Effets of re 原 turning rie strw to fiels with fertilizers n miroorgnism liquis on soil enzyme tivities n miroorgnisms in py fiels[j]. Eology nenvironmentlsienes,212,21(3):44-445. [9] 吴红艳, 王智学, 陈飞, 等. 秸秆降解菌剂对秸秆还田土壤中细菌种群数量的影响 [J]. 微生物学杂志,212,32(2):79-82. WU Hong-yn, WANG Zhi-xue, CHEN Fei, et l. Effet of stlkegrle miroil preprtion on the numer of miroil popultion inthesoil usingstlkssfertilizerfor the fiels[j]. Journlof Miroiol 原
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