猪场沼液制备PC06解磷菌剂的发酵工艺优化、保藏技术及其应用研究

【摘要】：沼液是沼气发酵后的剩余液体,不仅富含大量可快速被吸收的营养成分,而且还含有其它供微生物生长的活性物质。随着我国沼气工程规模不断扩大,禽畜养殖沼液未经有效处理直接排放可造成水体环境污染,如何处理沼液越来越多引起人们的关注。磷对于植物生长不可或缺。目前我国大量施用化学磷肥导致土壤对磷素固定不断增加,而土壤中有效磷缺乏较为严重,且还会加剧农业面源污染等问题。解磷菌可以提高土壤磷的利用效率和改善土壤肥力等,其中解淀粉芽胞杆菌含有较为多样的生理习性,容易被分离培养,因能够产生多样抗性的内生芽胞,所以是制作微生物菌剂的有效微生物菌种之一。本研究利用沼液,以具有较高解磷能力的解淀粉芽胞杆菌(简称解磷菌)PC06为实验对象,以该菌芽胞量作为检测指标,使用单因素、正交设计实验优化研究PC06沼液产胞培养基。在优化沼液产胞培养基获得高产解磷菌PC06基础上,针对活体菌剂剂型和保存期的局限性,对微生物菌剂的载体和保护剂进行筛选,在有效利用沼液同时把解磷菌PC06制备成高效、保藏时间长的农用微生物菌剂。最后,通过田间试验,验证了自主研制的PC06解磷菌剂对油菜生长的促进作用。综上,利用沼液进行解磷菌PC06发酵,不仅能够实现沼液的高值化利用,还能获得优质的解磷菌剂,可实现难溶性磷酸盐的有效化,从而为沼液资源化利用提供一个新途径,为菌株PC06大规模应用提供科学依据。研究得出主要结论如下:(1)解磷菌PC06为解淀粉芽胞杆菌,菌体细胞为杆状,芽胞为椭圆形偏中生,菌落为圆形、扁平、白色。测定菌株PC06的生长曲线,结果为培养24 h时为其生长高峰。(2)沼液培养基添加组分及浓度筛选的结果表明,最利于菌株培养的沼液浓度为70%;PC06沼液产胞培养基的最适碳源、氮源和无机盐为玉米粉、豆粕粉、磷酸氢二钾;玉米粉和豆粕粉的初步浓度分别为1.5%和0.5%。通过正交实验,确定最优PC06沼液产胞培养基的成分为3%的玉米粉、1%的豆粕粉和0.05%的磷酸氢二钾,在此条件下,解磷菌PC06的芽胞数可达到6.1×10~9 cfu/mL。(3)优化PC06沼液产胞培养基后,研究筛选PC06菌剂的载体和保护剂,结果表明,PC06液体菌剂的最佳载体为改性玉米秸秆,最佳保护剂是液体石蜡(加入百分之一的司盘80)。保藏180 d后,其存活率分别为68.24%、65.71%,有效活菌数量分别为5.8×10~9 cfu/mL、2.3×10~9 cfu/mL。PC06固体菌剂的最佳载体为玉米秸秆,保藏180 d后,其存活率达84.14%,有效的活菌数为1.45×10~(10) cfu/g。(4)PC06解磷菌剂对难溶磷酸盐溶解能力的实验结果表明:在室温下储存180d后,PC06解磷菌剂具有良好的解磷能力,该菌剂作用于难溶性Ca_3(PO_4)_2的最高溶磷含量可达到471 mg/L。(5)油菜大田试验结果表明,施用PC06解磷菌剂处理较空白组提高了土壤中有效磷含量,含量增加84.6%。并且,油菜地上部和地下部磷含量分别增加59.8%和51.0%。同时,施用PC06解磷菌剂处理油菜幼苗的株高、根长、地上部干重、地下部干重和油菜的生物产量,分别比空白组提高了51.5%、30.9%、35.0%、82.2%和50.1%。