黃孢原毛平革菌及其在堆肥中對(duì)木質(zhì)素生物降解特性的影響研究.pdf

1、隨著社會(huì)的發(fā)展，大量固體廢物的數(shù)量急劇增加。如何有效的將大量固體廢物減量化、資源化已經(jīng)成為目前世界各國(guó)十分關(guān)注的課題。堆肥化是將固體廢棄物變廢為寶的有效方法，但是由于傳統(tǒng)的堆肥方法堆置周期長(zhǎng)，堆肥肥效差，因此有效提高堆肥處理技術(shù)也成為近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。固體廢物（尤其是農(nóng)業(yè)廢物）中往往含有大量木質(zhì)纖維素，而其中木質(zhì)素作為堆肥過(guò)程中難降解的大分子物質(zhì)之一可被某些微生物利用并最終轉(zhuǎn)化成為腐殖質(zhì)，它是植物營(yíng)養(yǎng)的儲(chǔ)存庫(kù)，也是土壤肥力的基

2、礎(chǔ)。因此堆肥中木質(zhì)素的降解與轉(zhuǎn)化成為縮短堆肥時(shí)間的限制環(huán)節(jié)和提高堆肥品質(zhì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。白腐菌通過(guò)特殊的降解酶系可以有效降解木質(zhì)素，因此本課題對(duì)白腐菌的典型菌—黃孢原毛平革菌產(chǎn)酶體系以及其降解天然木質(zhì)素的特性進(jìn)行了研究，并且最終將其應(yīng)用到堆肥中研究其在堆肥過(guò)程中對(duì)木質(zhì)素生物降解特性的影響。 本課題首先對(duì)黃孢原毛平革菌產(chǎn)酶體系進(jìn)行了研究，在液態(tài)培養(yǎng)條件下，通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)得出了本實(shí)驗(yàn)條件下黃孢原毛平革菌產(chǎn)酶的最佳條件，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在復(fù)合

3、碳源體系下，微量的芳香化合物可以有效促進(jìn)該菌的產(chǎn)酶，復(fù)合碳源體系中不同結(jié)構(gòu)碳源的配比也能顯著影響該菌的產(chǎn)酶。 其次，采用固態(tài)發(fā)酵方法研究了黃孢原毛平革菌對(duì)木質(zhì)素的降解作用，研究發(fā)現(xiàn)該菌所產(chǎn)木質(zhì)素過(guò)氧化物酶（LiP）、錳過(guò)氧化物酶(MnP)活性高時(shí)，則木質(zhì)素降解程度也高，通過(guò)紫外光譜分析的結(jié)果表明，經(jīng)該菌降解后，稻草中的木質(zhì)素結(jié)構(gòu)被嚴(yán)重破壞，難降解的大分子長(zhǎng)鍵烴被切斷成易降解的小分子短鍵烴，從而使木質(zhì)素被有效降解。 最后，

4、本研究將黃孢原毛平革菌應(yīng)用于堆肥體系中，通過(guò)對(duì)堆肥過(guò)程中pH、水溶性C/N、木質(zhì)素含量、纖維素含量、半纖維素含量、有機(jī)質(zhì)含量、腐殖質(zhì)含量、胡敏酸各級(jí)分子量分布變化、富里酸各級(jí)分子量分布變化、腐殖質(zhì)結(jié)構(gòu)各參數(shù)的監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)黃孢原毛平革菌可以加速堆肥的腐熟，成熟堆肥中腐殖質(zhì)主要是由微生物降解木質(zhì)素所形成的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，接種了黃孢原毛平革菌的堆料中，木質(zhì)素的含量和有機(jī)質(zhì)的含量明顯低于未接種的堆料，進(jìn)一步分析腐殖質(zhì)中胡敏酸、富里酸的各級(jí)分子量分布

5、發(fā)現(xiàn)，在堆肥過(guò)程中，黃孢原毛平革菌降解木質(zhì)素并非只發(fā)生在其次生代謝階段，在堆肥初期它也可以降解、轉(zhuǎn)化木質(zhì)素并且從而產(chǎn)生大量易生物降解的小分子物質(zhì)，這些小分子物質(zhì)可以被黃孢原毛平革菌和其它土著微生物作為碳源和能源而利用。由于黃孢原毛平革菌同土著微生物協(xié)同作用最終導(dǎo)致接種了黃孢原毛平革菌的堆料提早腐熟。此外，還通過(guò)對(duì)堆腐始末堆料中腐殖質(zhì)結(jié)構(gòu)的FTIR 波譜分析發(fā)現(xiàn)黃孢原毛平革菌有利于基質(zhì)中甲基、亞甲基等基團(tuán)的降解，而這些基團(tuán)主要來(lái)源于木質(zhì)素