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《湖南大学》 2007年
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黄孢原毛平革菌及其在堆肥中对木质素生物降解特性的影响研究

冯冲凌  
【摘要】: 随着社会的发展,大量固体废物的数量急剧增加。如何有效的将大量固体废物减量化、资源化已经成为目前世界各国十分关注的课题。堆肥化是将固体废弃物变废为宝的有效方法,但是由于传统的堆肥方法堆置周期长,堆肥肥效差,因此有效提高堆肥处理技术也成为近年来国内外学者研究的热点。固体废物(尤其是农业废物)中往往含有大量木质纤维素,而其中木质素作为堆肥过程中难降解的大分子物质之一可被某些微生物利用并最终转化成为腐殖质,它是植物营养的储存库,也是土壤肥力的基础。因此堆肥中木质素的降解与转化成为缩短堆肥时间的限制环节和提高堆肥品质的关键环节。白腐菌通过特殊的降解酶系可以有效降解木质素,因此本课题对白腐菌的典型菌—黄孢原毛平革菌产酶体系以及其降解天然木质素的特性进行了研究,并且最终将其应用到堆肥中研究其在堆肥过程中对木质素生物降解特性的影响。 本课题首先对黄孢原毛平革菌产酶体系进行了研究,在液态培养条件下,通过正交实验得出了本实验条件下黄孢原毛平革菌产酶的最佳条件,实验结果表明,在复合碳源体系下,微量的芳香化合物可以有效促进该菌的产酶,复合碳源体系中不同结构碳源的配比也能显著影响该菌的产酶。 其次,采用固态发酵方法研究了黄孢原毛平革菌对木质素的降解作用,研究发现该菌所产木质素过氧化物酶(LiP)、锰过氧化物酶(MnP)活性高时,则木质素降解程度也高,通过紫外光谱分析的结果表明,经该菌降解后,稻草中的木质素结构被严重破坏,难降解的大分子长键烃被切断成易降解的小分子短键烃,从而使木质素被有效降解。 最后,本研究将黄孢原毛平革菌应用于堆肥体系中,通过对堆肥过程中pH、水溶性C/N、木质素含量、纤维素含量、半纤维素含量、有机质含量、腐殖质含量、胡敏酸各级分子量分布变化、富里酸各级分子量分布变化、腐殖质结构各参数的监测发现黄孢原毛平革菌可以加速堆肥的腐熟,成熟堆肥中腐殖质主要是由微生物降解木质素所形成的。实验结果表明,接种了黄孢原毛平革菌的堆料中,木质素的含量和有机质的含量明显低于未接种的堆料,进一步分析腐殖质中胡敏酸、富里酸的各级分子量分布发现,在堆肥过程中,黄孢原毛平革菌降解木质素并非只发生在其次生代谢阶段,在堆肥初期它也可以降解、转化木质素并且从而产生大量易生物降解的小分子物质,这些小分子物质可以被黄孢原毛平革菌和其它土著微生物作为碳源和能源而利用。由于黄孢原毛平革菌同土著微生物协同作用最终导致接种了黄孢原毛平革菌的堆料提早腐熟。此外,还通过对堆腐始末堆料中腐殖质结构的FTIR波谱分析发现黄孢原毛平革菌有利于基质中甲基、亚甲基等基团的降解,而这些基团主要来源于木质素,因此可以说明该菌在堆肥过程中有利于木质素结构的降解。接种黄孢原毛平革菌后腐殖质中脂肪族物质的含量减少,而其芳构化程度有了明显的提高,最终使得堆肥成品的品质也得到了提高。
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:X705

【引证文献】
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