秸秆堆肥及其对盐碱土壤特性及植物生长的影响

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我国秸秆资源丰富,用秸秆进行堆肥(compost)具有价格低,有效的增加秸秆资源的利用率的优点。秸秆堆肥是一种有机肥料,施于土壤可以改善土壤肥力,增加土壤微生物数量。盐碱土具有碱度强、可溶性盐分含量高、营养低的特点,采用秸秆堆肥对盐碱地的生态修复意义重大。本研究通过从玉米秸秆堆肥中筛选纤维素降解菌,进行菌株的特性以及产酶条件优化等研究,并进一步研究了秸秆堆肥过程中的微生物群落演替情况以及堆肥对盐碱作物生长的影响。研究结果如下:1.通过滤纸培养基和羧甲基纤维素钠选择培养基,从玉米秸秆堆肥中筛选到12株纤维素降解菌,对12株菌株进行形态学、生理生化鉴定以及菌株16S rDNA测序和系统发育树的构建。12株菌株均为放线菌,其中有11株为链霉菌属(Streptomyces)的菌株,1株为紫色伦茨氏菌(Lentzea violacea)。对筛选得到的12株菌株进行相关酶活的测定,测定结果发现12株菌株均有纤维素酶活和木聚糖酶活,其中菌株DF-7的纤维素酶活最高,为5.59×10-2IU/mL,木聚糖酶活以菌株DF-2测定值最高,为5.01×10-11 IU/mL。对筛选菌株的植物促生特性进行了研究,结果表明,12株纤维素降解菌中,均具有产IAA的能力,菌株DF-8产IAA能力最强,达到22.37 mg/L,菌株DF-5产IAA能力最弱,仅为1.85 mg/L。筛选得到的12株纤维素降解菌中除了DF-8菌株外均具有溶磷能力,DF-1菌株的溶磷能力最强,为17.81×10-2μg/mL。2.为了应用分离菌株进行秸秆堆肥发酵,我们对分离菌株DF-7产纤维素酶的发酵条件进行了优化。结果表明,在固体发酵中最适碳源是秸秆,最适温度是22℃,最适含水量是3 g/mL。而液体发酵中最适碳源是麸皮,最适温度是30℃,最适产酶pH是8.0,最适氮源是有机氮源。3.对玉米秸秆堆肥过程中的微生物群落演替情况进行了研究。堆肥温度变化结果表明,1-27天内,温度维持在50℃-70℃之间;28-59天,温度逐渐下降。通过对微生物数目变化结果分析可知,整个堆肥过程中,可培养的微生物数量以细菌的数量最多。堆肥中的细菌和真菌在19-27天的高温阶段数量呈上升趋势;28-59天内,数量开始呈下降趋势。堆肥中的放线菌、纤维素降解菌在19-27天,两者数量均呈下降趋势;在28-34天,放线菌数量持续下降,纤维素降解菌数量开始上升;在34-59天,放线菌和纤维素降解菌数量呈上升趋势。秸秆堆肥的微生物群落多样性结果表明,Sample-27样品的群落多样性高于Sample-45样品,两者的细菌群落多样性均高于真菌。对秸秆堆肥的微生物群落结构进行了研究,16S rDNA序列分析结果表明:Sample-27样品的优势门为变形菌门,优势纲为γ-变形菌纲,优势目为梭菌目,优势科为厌氧绳菌科,优势属为Chryseolinea,优势种为厌氧细菌。Sample-45样品的变形菌门为优势菌门,优势纲为γ-变形菌纲,优势目为黄色单胞菌目,优势科为黄色单胞菌科,优势属为寡养单胞菌属,优势种为酸性细菌。18S rDNA序列分析结果表明:Sample-27和Sample-45样品的优势门、纲、目、科、属、种一致,均为子囊菌门、粪壳菌纲、粪壳菌目、毛壳菌科、Mycothermus、Mycothermus thermophilus。4.玉米秸秆堆肥对盐碱地作物生长的影响研究结果表明,在小麦的盆栽实验中,5%堆肥处理对叶绿素b的促进作用最大;10%堆肥处理对株高、根长、叶宽、芽鲜重、根鲜重、芽干重、根干重、叶绿素a、叶绿素a+b的促进作用最大。在羊草的盆栽实验中,5%堆肥处理对叶绿素a、叶绿素a+b、叶绿素b的促进作用最大;10%堆肥处理对株高、根长、根鲜重、芽干重的促进作用最大;20%堆肥处理对叶宽、芽鲜重的促进作用最大。种植前后土样理化性质变化的分析结果表明,小麦盆栽的土样施入10%堆肥时,盐碱土由碱性变为弱碱性。羊草盆栽土样在施入10%堆肥时酸碱度有所下降。实验组盆栽土样的有机质含量与对照组相比均有所增加。施入堆肥后,土样的速效养分含量均提高。
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