活菌制剂和复合酶制剂对青贮玉米秸秆化学组成及纤维微观结构的影响

本试验以酶制剂、酶-菌复合制剂对玉米秸秆进行生物发酵处理,分析其对玉米秸秆发酵品质、营养成分和纤维微观结构的影响,旨在探索通过打破纤维微观结构提高玉米秸秆利用率的作用机制。试验设置秸秆原料组(CS组)、青贮对照组(CK组)、复合酶制剂组(CPL组)、复合酶-单活菌组(CPLP组)、复合酶-双活菌组(CPLB组)。使用真空包装机抽空玉米秸秆青贮袋中的气体,室温发酵45 d后,分析各组青贮玉米秸秆的营养成分和发酵品质;采用苯酚硫酸法+4,4'二羧酸-2,2'-喹啉(BCA)法、傅里叶转换红外光谱(FTIR)、X-射线衍射和伊红美兰法分析各组玉米秸秆纤维微观结构。结果表明:1)与CK组相比,CPL组的p H、氨态氮/总氮(NH3-N/TN)和乳酸/乙酸显著降低(P<0.05),乳酸、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、纤维素、半纤维素含量无显著差异(P>0.05);CPLB组的乳酸含量显著增加(P<0.05);CPLP和CPLB组的p H、NH3-N/TN、乳酸/乙酸以及NDF、ADF、纤维素、半纤维素含量均显著降低(P<0.05)。2)与CK组相比,CPL组的三级结构结晶度显著升高(P<0.05),一级结构聚合度和四级结构比表面积无显著差异(P>0.05),二级结构氢键作用力无明显变化;CPLP和CPLB组的一级结构聚合度显著降低(P<0.05),四级结构比表面积显著增高(P<0.05),二级结构氢键作用力减弱,三级结构结晶度无显著差异(P>0.05)。综上,复合酶-单活菌和复合酶-双活菌显著改善了玉米秸秆的化学组成,通过降低玉米秸秆纤维素的一级结构聚合度和三级结构中纤维素非结晶区,减弱二级结构分子间氢键作用力,增加四级结构比表面积,有效地破解了玉米秸秆细胞壁的微观结构,从而提高了秸秆的利用率。

秸秆降解菌株的筛选、鉴定及生物学特性研究

为筛选优良秸秆降解菌株,解析不同菌株降解秸秆的生物学过程。本研究利用以秸秆为唯一碳源的筛选方法从土壤中获得3株具有秸秆降解能力的菌株yj1、yj2和yj3。根据8d的秸秆降解率确定菌株降解秸秆的最优温度和pH,并测定和比较参与秸秆降解的内切葡聚糖酶(EG)、β-葡萄糖苷酶(BG)、木聚糖酶、木质素过氧化物酶(LiP)、锰过氧化物酶(MnP)和漆酶(Lac)的活性。结果表明:1)筛选得到的yj1、yj2和yj3菌株分别属于假单胞菌属、芽孢杆菌属和短杆菌属。2)3种菌株分别在最适温度37、30和37℃以及最适pH 8、8和7时培养8d后,秸秆降解率达到峰值,在偏碱性条件下菌株yj2的秸秆降解率为26.61%。3)菌株yj1和yj3无木聚糖酶的活性,但LiP、MnP和Lac酶活性较高。菌株yj2的6种酶均具有较高的活性,协同完成秸秆降解。因此,菌株yj2可以作为碱性土壤条件下秸秆降解的候选菌株。