水解酶活性在秸秆静态高温堆腐过程中变化的研究

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1、西北农林科技大学硕士学位论文水解酶活性在秸秆静态高温堆腐过程中变化的研究姓名：陈胜男申请学位级别：硕士专业：生物物理学指导教师：张社奇;谷洁20081201水解酶活性在秸秆静态高温堆腐过程中变化的研究摘要农业废弃物的堆腐是在微生物作用下，通过发酵使有机物矿质化、腐殖化和无害化而变成腐熟肥料的过程。在微生物分解有机物的过程中，不但可以生成大量可被植物吸收利用的有效态氮、磷、钾化合物，还会合成新的高分子有机物⋯腐殖质。由于这一过程是在微生物分泌酶的作用下进行的酶促反应过程，研究酶活性变化可以从本质上揭示堆腐过程的生物作用与机理，对秸秆的有效利用有着重要的科学价值。本

2、研究以小麦秸秆、玉米秸秆和尿素为堆腐材料，利用静态高温堆腐装置，系统性研究了堆腐过程纤维素酶、蔗糖酶、脲酶、蛋白酶活性以及堆腐过程温度、含水率、电导率(EC)、pH值变化规律。以小麦秸秆为原料进行堆肥试验，分别进行添加葡萄糖活化菌剂(G+J)、添加菌剂(J)、不添加菌剂(CK)三种处理；以玉米秸秆为原料进行堆肥试验，进行添加微生物腐解菌剂(J)和不添加菌剂(CK)两种处理。实验结果表明：1．在以小麦秸秆和尿素为堆料的腐解试验中，G+J处理的纤维素酶活性峰值出现在第9d，达到334．37mgglucose(g．24h)一，J和CK酶活性峰值较G+J滞后3d和6d出

3、现，酶活性峰值分别为271．59mgglucose(g．24h)‘1和236．67mgglucose(g．24h)一，添加微生物菌剂使得堆体纤维素酶活性变化趋势发生很大变异；在以玉米秸秆和尿素为堆料的腐解试验中，J处理的纤维素酶活性峰值出现在第9d为352．11mgglucose(g．24h)～，CK处理的酶活性峰值较J处理滞后3d，为285．51mgglucose(g．24h)～，加入微生物菌剂后纤维素酶在堆腐过程中的变化趋势同CK处理基本一致。2．在以小麦秸秆和尿素为堆料的腐解试验中，G+J处理的蔗糖酶活性在第9d达到最高峰值，为1582．64mggluco

4、se(g．24h)一，J在第12d达到峰值，为1455．18mgglucose(g．24h)～，CK处理的蔗糖酶活性峰值出现在第15d，为625．06mgglucose(g．24h)～，G+J处理蔗糖酶活性峰值是CK处理的2．53倍，J处理蔗糖酶活性是CK处理的2．33倍，表明加入菌剂能够提高蔗糖酶活性，微生物菌剂可以加速农业废弃物的矿化；在以玉米秸秆和尿素为堆料的腐解试验中，堆腐中期4d到12d两个处理的温度和蔗糖酶活性变化趋势一致，随着温度的降低，蔗糖酶活性降低。3．在以小麦秸秆和尿素为堆料的腐解试验中，在堆腐23d后各处理脲酶活性均小于20．00mgNH3

5、(g．24h)一。3个处理整个堆腐过程脲酶活性的平均值分别为50．69生26．17mgNH3(g．24h)～、34．68士7．58mgNH3(g．24h)以和25．20士5．08mgNH3(g．24h)一，添加复合微生物菌剂可使G+J和J处理在整个堆腐过程中脲酶活性均高于不接菌的CK；在以玉米秸秆和尿素为堆料的腐解试验中，添加复合微生物菌剂后，整个堆腐过程中脲酶平均活性为(215．50士49．96)mgNH3(g．24h)～，显著高于不接菌的CK(F=18．73，P<0．05)。可见接种复合微生物菌剂可以提高堆料堆腐过程中脲酶活性，加速酰胺化合物的转化。4．在以

6、小麦秸秆和尿素为堆料的腐解试验中，温度在第2d迅速升高，而酶活性降低，可见高温对蛋白酶活性有抑制作用。在以玉米秸秆和尿素为堆料的腐解试验中，添加复合微生物菌剂后，整个堆腐过程中平均蛋白酶活性为(9．63+1．37)mgNH2(g．24h)～，而不接菌的CK则为(8．38+0．98)mgNH／(g．24h)～，变异系数分别为14．23％和l1．69％，但是两个处理间差异不显著(尸>0．05)，原因可能是由于玉米秸秆本身粗蛋白质含量很少，因而诱导其分泌的底物含量少。5．小麦秸秆和尿素堆腐过程，G+J、J和CK处理的最高温度分别为66℃、67．1℃和59．5℃，整个堆

7、腐过程温度大于50℃的时间为：G+J(240h)>J(120h)>CK(96h)；玉米秸秆和尿素堆腐过程，J和CK处理的最高温度分别为73．3℃、65．9℃，整个堆腐过程温度大于50℃的时间为：J(240h)>CK(192h)；小麦秸秆、玉米秸秆和尿素整个堆腐过程含水率都呈下降趋势，；小麦秸秆和尿素堆腐起始阶段EC值上升，在堆腐12d3个处理达到高峰值分别为2．69ms／cm、2．32ms／cm、2．30ms／cm，随后EC值下降，玉米秸秆和尿素从堆腐第2d开始到结束，接菌处理的EC值均高于不接菌的对照CK，整个堆腐过程总的EC值分别为26．59ms／cm和23

8、．26ms／cm；小麦秸