玉米秸秆微生物预处理工艺筛选

论文摘要

目前全世界每年产生农作物秸秆20亿t,我国每年产量约6-7亿t。合理利用秸秆,有利农业和农村发展,否则,秸秆将对社会的许多方面造成负作用。传统的农作物秸秆处置方法主要是焚烧,虽然焚烧能够在很大程度上实现秸秆的减量化,但是却浪费了资源。同时,焚烧秸秆还会产生大量的CO、CO2、NOX,造成了严重的大气污染；焚烧秸秆过程中产生的高温还会对土壤微生物具有很强的杀灭作用,不利于土壤微生物的生存。最终造成土壤板结.肥力下降。土地沙化是我国当前最为严重的生态环境问题之一,虽然近年来加大了沙质土壤治理与改良的力度,但仍处于治理与沙化相持的阶段。上世纪90年代我国开始采用秸秆进行沙质土壤治理,初期的主要做法与国外相似,多采用秸秆制成防沙障或覆盖防沙,但由于不能从根本上解决问题,这种应用方式只能是很有限的辅助措施。采用秸秆作为基础材料来改良沙质土壤,从秸秆本身的结构和性质来看,预处理过程显得尤其重要。由于玉米秸秆中含有大量的木质素、半纤维素和纤维素等粗纤维,在自然界中不易被分解。因此,对农作物秸秆进行预处理,破坏其结构单元之间连结的各种共价键和降解木质素、纤维素,对于快速、有效地腐解秸秆并使其中的有效元素得到充分的释放具有重要意义。论文通过分析玉米秸秆在不同处理条件下木质素、半纤维素、纤维素的降解情况以及养分释放状况来选取最佳的玉米秸秆预处理工艺,从而为沙质土壤改良材料的制备提供基础数据。试验得出以下结论：1、大粒度的玉米秸秆（1-3cm、4-5cm）只接种白腐真菌就能将玉米秸秆的木质素、纤维素、半纤维素很好的降解,接入纤维素降解菌反而会抑制其对木质素、纤维素、半纤维素降解。小粒度的玉米秸秆（0.5cm）,在接入白腐真菌后,在适宜的时间接入纤维素降解菌会较单独接入白腐真菌提高玉米秸杆纤维素和半纤维素的降解率,但对降解木质素而言,还是单独接入白腐真菌的处理效果较好.2、白腐真菌对较大粒度玉米秸秆的木质素、半纤维素和纤维素均能达到较大程度的降解。4-5cm玉米秸秆经白腐真菌单独处理30-40大降解效果最好，木质素含量由初期的13.4%降解到6.0%,降解率达到55.5%,比0.5cm玉米秸秆和1-3cm玉米秸秆木质素的最大降解率分别高出了12.7%和3.0%；半纤维素含量由初期的36%降解到14%,降解率为61.0%,比0.5cm玉米秸秆和1-3cm玉米秸秆半纤维素最大降解率分别高出了27.1%和15.1%；纤维素素含量由初期的48.5%降解到20.1%,降解率为58.5%,比0.5cm玉米秸秆和1-3cm玉米秸秆的的纤维素最大降解率分别高出了13.0%和4.6%。3、玉米秸秆的微生物降解过程是有机质不断被分解的过程,其中4-5cm玉米秸秆经白腐真菌单独处理45天时有机质含量由最初的796.2g／kg降低到558.3g／kg,降解率达到最高为29.9%。4、玉米秸秆的腐殖酸含量与木质素含量之间呈显著的负相关关系,且粒度越小,相关性越大。其中4-5cm玉米秸秆在白腐真菌单独处理40天时腐殖酸含量最大,由最初的23.2%增加到41.0%,增长率为76.8%,比0.5cm玉米秸秆和1-3cm玉米秸秆腐殖酸最大增长率分别高出了8.0%和5.0%。5、单独接种白腐真菌处理4-5cm玉米秸秆30～40天,全N、全P的平均增长率最高达到100.2%、157.2%；单独接种白腐真菌处理0.5cm玉米秸秆30～40天,速效N、速效P含量的平均最大增长率可达到269.6%、83.8%；接入白腐真菌15天时加入纤维素降解菌处理4-5cm玉米秸秆,在第30～40天,全K平均含量增长率最高,达到了57.2%；接种白腐真菌20天时加入纤维索降解菌处理4-5cm玉米秸秆30～40天,速效K的平均含量增长率最高,达到了39.7%。通过试验结果,考虑到实际生产的时效及经济等因素,确定玉米秸秆的最佳微生物预处理工艺为：白腐真菌单独处理4-5cm玉米秸秆25-30天。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 文献综述
• 1.1 秸秆的结构与性质
• 1.1.1 半纤维素
• 1.1.2 纤维素
• 1.1.3 木质素
• 1.2 秸秆综合利用现状
• 1.2.1 焚烧处理
• 1.2.2 秸秆燃料化
• 1.2.3 秸秆饲料化
• 1.2.4 秸秆的工业化利用
• 1.2.5 秸秆还田作肥料
• 1.3 国内外秸秆研究现状
• 1.3.1 秸秆直接还田研究现状
• 1.3.2 秸秆腐解研究现状
• 1.3.3 秸秆预处理研究现状
• 1.4 农作物秸秆预处理的意义
• 第2章 引言
• 2.1 立题依据
• 2.2 研究内容
• 2.2.1 微生物不同处理方式对玉米秸秆的降解条件筛选
• 2.2.2 不同粒度玉米秸秆对微生物降解的影响
• 2.3 技术路线
• 第3章 材料与方法
• 3.1 试验材料
• 3.1.1 试验器材
• 3.1.2 化学试剂
• 3.1.3 试验原料
• 3.2 试验方法
• 3.2.1 玉米秸秆物理预处理
• 3.2.2 玉米秸秆生物处理
• 3.3 测定指标
• 3.3.1 玉米秸秆理化性质测定
• 3.3.2 玉米秸秆纤维素、半纤维素、木质素的测定
• 3.4 数据处理
• 第4章 结果与讨论
• 4.1 微生物不同处理方式降解玉米秸秆研究
• 4.1.1 微生物不同处理方式对降解玉米秸秆木质素的影响
• 4.1.2 微生物不同处理方式对降解玉米秸秆半纤维素的影响
• 4.1.3 微生物不同处理方式对降解玉米秸秆纤维素的影响
• 4.1.4 微生物不同处理方式对玉米秸秆理化性质的影响
• 4.2 秸秆粒度对微生物降解的影响
• 4.2.1 微生物对不同粒度玉米秸秆木质素降解的影响
• 4.2.2 微生物对不同粒度玉米秸秆半纤维素降解的影响
• 4.2.3 微生物对不同粒度玉米秸秆纤维素降解的影响
• 4.2.4 微生物对不同粒度玉米秸秆理化性质变化的影响
• 第5章 结论
• 5.1 主要结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表论文