玉米秸稈腐解復合菌系CSS-1的構(gòu)建、菌群組成及腐解特性研究.pdf

1、選育在常溫下對玉米秸稈具有高效、穩(wěn)定腐解功能的微生物復合菌系并分析其菌群組成，以促進我國北方農(nóng)區(qū)原位還田玉米秸稈的快速腐解，推進秸稈還田應用。本研究采用限制性培養(yǎng)、溫度梯度誘導的方法，以山西、山東、北京等省市玉米秸稈連續(xù)多年還田的土壤樣品為菌源，以秸稈失重率、C/N以及CMC（羧甲基纖維素鈉）酶活為篩選指標，篩選獲得高效穩(wěn)定的玉米秸稈腐解復合菌系CSS-1；比較復合菌系不同繼代腐解秸稈的失重率、酶活以及微生物菌群的變性梯度凝膠電泳（DG

2、GE）的菌群監(jiān)測動態(tài)變化，評價CSS-1的功能及其組成穩(wěn)定性；采用克隆文庫法，解析復合菌系CSS-1的主要菌群組成；以復合菌系的生長曲線、pH、CMC酶活以及木聚糖酶活、揭示其腐解特性：利用變性梯度凝膠電泳（DGGE）技術(shù)揭示復合菌系CSS-1在腐解過程中的菌群組成及其動態(tài)變化。
　　 從山西省壺關(guān)縣多年玉米秸稈連續(xù)還田的土壤中，篩選得到高效、穩(wěn)定的玉米秸稈腐解復合菌系CSS-1；模擬田間腐解試驗表明，在22℃條件下CSS-1處

3、理玉米秸稈的CMC平均酶活和最高酶活比目前廣泛應用的菌劑A分別提高82％和79％，其失重率比菌劑A和空白對照分別提高62.62％和173.65％，顯示CSS-1在常溫下能顯著促進玉米秸稈的腐解的功能；CSS-1不同繼代腐解秸稈功能及其菌系組成監(jiān)測表明該復合菌系的穩(wěn)定性；安全性評價表明該復合菌系無毒無害，具有較高的安全性。
　　 克隆文庫方法顯示CSS-1優(yōu)勢菌群由多種具有纖維素與半纖維素降解功能的細菌和真菌構(gòu)成，其細菌菌群分別歸

4、屬Enterobacter、Cellulomonas、Streptomyces、Bacillaceae、Pantoe、Cellvibrio6個屬，真菌菌群歸屬Trichoderma、Gibberella2個屬。菌群分析結(jié)果還表明克隆文庫分析方法得到的菌系組成比CSS-1平板分離培養(yǎng)法更全面。
　　 玉米秸稈腐解特性試驗顯示，該復合菌系CSS-1的生長曲線和其CMC酶活、木聚糖酶活、pH的變化規(guī)律一致。復合菌系的整個生長腐解過程劃

5、分為三個時期，即0-4 d的對數(shù)生長期、4-10 d的穩(wěn)定期、10-16 d的衰亡期。在腐解的第4 d時，各類微生物數(shù)量、pH值、木聚糖酶活呈直線上升，CMC酶活經(jīng)歷了一個緩慢下降的過程；在第4～10 d復合菌系中各類微生物數(shù)量同步下降后升高，此段時間CMC酶活、木聚糖酶活和pH都升直至最高值；在第10～16 d復合菌系得個生物學特性指標變化都趨向平緩。
　　 利用變性梯度凝膠電泳（DGGE）對復合菌系的菌群組成及其動態(tài)進行分析

6、表明：該復合菌系的細菌菌群主要由18個微生物種群組成；真菌菌群主要由9個微生物種群組成：隨著玉米秸稈的降解進程，其菌群構(gòu)成出現(xiàn)了一定的變化。整個腐解過程可以劃分為三個階段：0.2 d為腐解初期，2-10 d為腐解中期，10-16 d為腐解末期，與復合菌系生長過程基本一致。在腐解初期各微生物菌群快速生長；在腐解中期纖維素分解有關(guān)的微生物Streptomyces sp.、Micrococcus sp.、Bacillus megaterium

7、、Pseudomonas sp.、Trichoderma sp.、Fusarium sp.大量增殖后保持穩(wěn)定；腐解后期一些功能菌群數(shù)量減少如Streptomyces sp.、Actinomycetales，一些兼性厭氧細菌數(shù)量逐漸增加如Clostridium sp.，而有些種群一直保持較多數(shù)量Trichoderma sp.、Fusarium sp.。
　　 本研究還證實，所選用的Bead-beader的方法適合大批量土壤樣品DN