基本信息
- 項目名稱：
- 固體有機廢棄物堆肥過程中纖維素降解菌的篩選及酶活測定
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 有機固體廢棄物資源化利用（堆肥）過程中，纖維素和木質素是微生物分解的主要目標。實驗從環(huán)境中分離出纖維素降解菌，通過堆肥菌種實驗配比得出更高效的堆肥微生物菌群，優(yōu)化有機固體廢棄物資源化利用工藝，一方面可以緩解畜禽糞便等廢棄物不當處置引起的環(huán)境問題；另一方面將有機固體廢棄物變?yōu)榭筛牧纪寥赖挠袡C（類）肥料，增加作物產(chǎn)量、改善農(nóng)產(chǎn)品品質和土壤理化性質，對無公害食品、綠色食品、有機食品的發(fā)展具有重要意義。
- 詳細介紹：
- 在有機固體廢棄物資源化利用（堆肥）過程中，纖維素和木質素是微生物分解的主要目標。本實驗從不同時期的牛糞堆肥材料、宜興野外竹林的腐殖土、腐爛樹樁、樹葉周圍的土壤等實驗材料中分離出常溫纖維素降解菌。作為進行堆肥反應的菌種，通過堆肥實驗配比得出更高效的堆肥微生物菌群，優(yōu)化有機固體廢棄物資源化利用工藝，更高效地降解有機固體廢棄物，一方面可以緩解農(nóng)業(yè)面源污染等諸多由于畜禽糞便等有機固體廢棄物不當處置引起的環(huán)境問題，做到變廢為寶；另一方面將造成的農(nóng)業(yè)面源污染問題的有機固體廢棄物變?yōu)榭筛牧纪寥赖挠袡C（類）肥料，增加作物產(chǎn)量、改善農(nóng)產(chǎn)品品質和土壤理化性質，這對無公害食品、綠色食品、有機食品的發(fā)展具有重要意義。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 撰寫目的：從實驗材料中篩選出高效的常溫堆肥菌種，優(yōu)化堆肥工藝，有效達到將更多的有機固體廢棄物資源化、減量化和無害化的目的。 基本思路：有機固體廢棄物資源化利用（堆肥）過程中，纖維素和木質素是微生物分解的主要目標。本實驗從不同時期的牛糞堆肥材料、宜興野外竹林的腐殖土、腐爛樹樁、樹葉周圍的土壤等實驗材料中分離出常溫纖維素降解菌，通過堆肥菌種實驗配比優(yōu)化菌群結構，篩選出更高效的堆肥微生物。
科學性、先進性及獨特之處
- 本實驗的研究，不同于其他科學的研究，它是利用生命科學的知識解決人類亟待解決的環(huán)境、能源問題。通過篩選能夠高效降解纖維素的微生物，優(yōu)化有機固體廢棄物資源化利用工藝，更高效地降解有機固體廢棄物，可以大大緩解農(nóng)業(yè)面源污染等諸多由于畜禽糞便等有機固體廢棄物不當處置引起的環(huán)境問題，真正做到變廢為寶。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 本作品篩選出能夠常溫下高效降解纖維素的微生物，通過進一步的實驗進行菌種配比和堆肥實驗，作為堆肥反應的起爆劑，可以優(yōu)化現(xiàn)有的有機固體廢棄物資源化利用技術，將造成的農(nóng)業(yè)面源污染問題的有機固體廢棄物變?yōu)榭梢愿牧纪寥赖挠袡C（類）肥料，增加作物產(chǎn)量、改善農(nóng)產(chǎn)品品質和土壤理化性質， 是一種優(yōu)良的土壤改良劑，這對無公害食品、綠色食品、有機食品的發(fā)展乃至中國農(nóng)業(yè)走向世界同樣具有重要意義。
學術論文摘要
- 本實驗以濾紙條和羧甲基纖維素鈉為碳源，從牛糞堆肥和腐殖土等樣品中分離出8株常溫降解纖維素的細菌，對其進行簡單染色和革蘭氏染色，并分別對其進行透明圈測定、CMC酶活性測定和濾紙條崩解實驗。結果表明大部分菌株可以在CMC-剛果紅平板上快速生長，透明圈形成速度達到8-10mm/d，酶活性最高時達到1mg/ml(30min)，在5d內能將濾紙條完全降解，常溫纖維素降解菌可以作為堆肥起爆劑。
獲獎情況
- 本作品在南京農(nóng)業(yè)大學第五屆大學生科技節(jié)課外學術科技作品競賽獲特等獎
鑒定結果
- 設計合理嚴謹，選育菌種已在生產(chǎn)中有良好效果：起爆迅速（48h升溫60℃），發(fā)酵周期短（12-20天完成），腐熟度高（菠菜發(fā)芽率>93%），申請者抓住選育快速分解纖維素的菌株這一關鍵點，并得到應用。
參考文獻
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同類課題研究水平概述
- 1.堆肥技術 19世紀70年代以來，堆肥法作為一種集糞便處理和資源再生利用于一體的生物處理方法，已成為有機固體廢棄物資源化、減量化、無害化處理中最為有效的方法之一，具有生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)過程無二次污染，對農(nóng)作物提供養(yǎng)分維持時間長，可改良土壤等優(yōu)點，在國內外都受到廣泛關注。經(jīng)堆肥處理后的有機固體廢棄物，能有效地殺滅其中的病原菌和寄生蟲卵，還能提高有機廢棄物中的養(yǎng)分有效性、增加作物產(chǎn)量、改善農(nóng)產(chǎn)品品質和土壤理化性質， 是一種優(yōu)良的土壤改良劑。 2.堆肥過程中的微生物 堆肥是由群落結構演替的多個微生物群體共同作用實現(xiàn)的動態(tài)過程，是微生物適應周圍環(huán)境并與其相互影響的結果。許多早期研究用傳統(tǒng)的培養(yǎng)基培養(yǎng)方法指出細菌總數(shù)的變化是高-低-高變化趨勢，高溫期的細菌種類少于其他時期；真菌數(shù)在整個堆肥過程中呈下降趨勢；放線菌數(shù)雖然比細菌總數(shù)約低兩個數(shù)量級，但其變化規(guī)律與細菌相似，也呈高-低-高的趨勢。說明腐熟后堆肥腐殖質含量豐富，C/N低，細菌、放線菌含量很高, 施入土壤可增加土壤中的微生物數(shù)量,提高土壤微生物活性。Ishii等采用分子生物學中的變性梯度凝膠電泳分析法(DGGE) 對堆肥過程中微生物群落的演替進行了較詳細的研究，將堆肥化過程以溫度和pH值為明顯特征分為4個階段：常溫(0～2d)、高溫(2～15d)、冷卻(15～25d)、腐熟(25～45d)。分析表明在常溫階段，堆肥物料中有高濃度的有機酸，此階段出現(xiàn)的微生物多數(shù)是具有發(fā)酵能力的細菌，能快速分解易降解的有機物，細胞數(shù)目迅速增多。高溫階段，隨pH值變化和溫度的升高，能發(fā)酵的細菌消失，嗜熱芽孢桿菌等微生物出現(xiàn)，因發(fā)生了蛋白水解產(chǎn)生氨，所以pH上升，隨著溫度升高，水解蛋白和產(chǎn)氨的細菌增加，但很快消失。在冷卻階段出現(xiàn)了梭狀芽孢桿菌類的專性厭氧菌，降解殘余的復雜有機物，說明在此階段的堆肥物料中出現(xiàn)厭氧環(huán)境。此后的腐熟階段出現(xiàn)了與節(jié)桿菌屬有關的土壤微生物，說明堆肥過程后期的物料與土壤類似。Ishii等的研究為此提供了重要信息,并為今后堆肥過程中的微生物分離工作提供了有利線索。 今后，主要研究方向有: (1)有機固體廢棄物高溫堆肥機理及有機物質的可降解性及降解率的研究； (2)分離、篩選分解纖維素和木質素等難分解物質的微生物；(3)對堆肥腐熟度指標進行系統(tǒng)深入研究，制定合理統(tǒng)一的評判腐熟度的標準；（4）確定堆肥中主要作用的微生物。
