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《齐鲁工业大学》 2017年
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基于固体废弃物的益生菌混合发酵及其对土壤微生态的作用机制研究

刘金钊  
【摘要】:本文首先从不同地域的土壤中筛选出真菌、细菌共计146株,并以8株植物病害菌为指示菌株,采用平板对峙法进行病害拮抗菌株筛选,获得抑菌效果显著、抑菌谱广的株菌三株,经分子生物学鉴定,将三株菌分别命名为枯草芽孢杆菌LWJ-4、地衣芽孢杆菌ZZY-7以及哈茨木霉YNX-18。通过单因素和正交试验以及中试发酵实验,最终确定枯草芽孢杆菌LWJ-4和地衣芽孢杆菌ZZY-7的最优发酵工艺条件为:以木薯渣为基质,添加7.5%的糖蜜为碳源、以10.0%的玉米浆为氮源,调节初始pH值至7.0,采用窝堆发酵的方式在37℃下发酵24小时左右。其中枯草芽孢杆菌的发酵单位可达6.7×10~9cfu/g。地衣芽孢杆菌的发酵单位可达8.0×10~9cfu/g。哈茨木霉YNX-18的最优发酵条件为:以木薯渣为基质,添加7.5%的玉米粉为碳源,以10.0%的米糠为氮源,调节初始pH至6.5,采用浅盘发酵的发酵方式在30℃下发酵144小时左右。哈茨木霉YNX-18的最终发酵单位可达34.2×10~8个/g。随后我们进一步对三株菌进行混合发酵实验,最终确定地衣芽孢杆菌可以与哈茨木霉在分步混合发酵的方式下达到较为理想的发酵水平,混合发酵的工艺条件为:以地衣芽孢杆菌ZZY-7发酵后的物料为基质,添加玉米粉、米糠等营养物质后接种哈茨木霉后进行混合发酵,发酵产物中,地衣芽孢杆菌ZZY-7的发酵单位达到7.7×10~9cfu/g,哈茨木霉YNX-18的发酵单位达到31.3×10~8个/g。最后我们选取莱阳和潍坊的两块实验田进行大田试验,采用DGGE方法对施加不同微生物菌剂的土壤样本从其菌群结构相似性、微生物的丰富度和Shannon-Wiener多样性指数等方面进行对比分析。结果显示,微生物菌剂的施加对不同地块土壤中微生物多样性有着较为显著的影响,且这种影响随着时间的推移而逐渐减弱。部分含有细菌的益生菌剂能够对土壤中的真菌起到抑制作用,极大地减少了土壤中真菌的丰富度,如微生物菌剂F3使得J3实验组真菌的丰富度和多样性指数分别降至对照组的45%和54%,添加微生物菌剂F2的H2实验组真菌的多样性指数与丰富度最低,仅为1.22和3.67。复合益生菌剂的施加能够增加或保持土壤中微生物的多样性,这在两块试验田的细菌和真菌实验组都得到了体现(莱阳花生实验组中,添加复合菌剂F6的细菌和真菌丰富度分别是对照组的3.29倍和1.01倍,潍坊大姜实验组中,添加复合菌剂F6的细菌丰富度是对照组的1.14倍)。土壤中微生物的多样性还与土壤性质、环境、以及气候条件等外界因素息息相关,如本实验中莱阳花生试验田中微生物的丰富度(细菌、真菌的总丰富度为13),相对潍坊大姜试验田(细菌、真菌的总丰富度为16.33)来说较低。综上所述,采用固体发酵生产的益生菌剂,能够通过改变土壤微生物的多样性及丰富度而改善作物的生存环境,在农业生产中能够起到促进作物生长、防治病害、减少化肥的使用量等作用,具有广泛的应用前景。
【学位授予单位】:齐鲁工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ920.6;S154

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