堆肥系统中木质素关键降解酶的作用规律及其在堆肥基质中的吸附特性研究

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1、堆肥系统中木质素关键降解酶的作用规律及jen：堆肥綦质中的吸附特件研究摘要随着经济的发展，我国的农业废物急剧增加，作为农业废物处理方法之一，堆肥化因其能同时实现垃圾的无害化、减量化和资源化，越来越受到人们的重视。然而传统方法堆制肥料常因含有大量木质素、纤维素而致使堆肥效果不佳，木质纤维素是农业废物堆肥化过程中的主要限速有机物，其降解被认为是快速堆肥的关键，而木质纤维素主要靠酶作用来降解，因此堆肥中关键降解酶的动态变化及其在堆肥系统中的作用规律研究显得十分必要。同时，堆肥过程是由大量微生物活动组成的一个复杂的生物化学过程，堆肥的物料成分复杂，除一小部分小分子的物质可以被微

2、生物直接利用以外，大部分的有机物是以高聚物的形式存在，只有通过微生物所分泌的胞外酶将其分解为溶解性有机物质，才能渗入到细胞中供微生物代谢利用，故胞外酶在基质表面的吸附将影响木质纤维素的原位降解和向堆体的深层传输。因此研究木质素关键降解酶在堆肥基质中的吸附特性必能更深入的了解其作用机理，从而加快堆肥的进程，提高堆肥的效率。本实验通过研究添加酶液到堆体基质，以未添加酶液做空白对比，监测不同时期有机质的变化和微生物对纤维素、半纤维素、木质素降解情况，以及堆肥进程中各种关键酶的酶活等生化参数的动态变化，考察添加酶液对微生物产酶和木质纤维素降解的影响。实验结果表明：外源酶液促进微

3、生物分泌LiP、MnP和PPO，但却在一定程度上抑制微生物产POD。添加酶液的堆料中，木质纤维素的含量和有机质的含量明显低于未添加酶液的堆料，这说明添加酶液有利于木质纤维素的降解。实验还发现木质纤维素的降解是在多种酶的协同作用下完成的，也受其它因素的影响。为了深入探讨木质素关键降解酶在不同堆肥基质中的吸附特性，本研究中通过批量实验对比了土壤、菜叶、稻草和米糠对木质素关键降解酶的吸附性能，并进行了动力学分析和等温吸附模型拟合，并研究了温度和pH值对基质吸附降解酶的影响。结果表明，堆肥基质对木质素关键降解酶的吸附与基质种类有关，土壤、菜叶、稻草和米糠对木素过氧化物酶(LiP

4、)和锰过氧化物酶(MnP)的吸附量分别约为1．22、1．27、1．13、1．22和5．09、4．88、4．43、3．95U／g；300C和pH值为4～5为堆肥基质吸附降解酶的最适条件；比较LiP和MnP吸附的动力学模型，准二级动力学方程为表征木质素关键降解酶吸附的最佳模型，其R2在O．9732～0．9997，Elovich方程拟合较差，准一级动力学方程拟合最差；Langmuir模型对等温吸附数据进行拟合效果最好，而试验数据不适合用Il硕l：学位论文Freundlich方程表征．土壤、菜叶、稻草和米糠对LiP和MnP饱和吸附容量分别为1．23、1．30、1．17、1．14

5、和5．70、5．19、4．73、4．14U／g。红外光谱分析结果显示，基质吸附降解酶与基质中的亚甲基、烷烃、羰基和氨基等活性基团的作用相关。关键词：堆肥；木质纤维素；木素过氧化物酶；锰过氧化物酶；吸附动力学；等温吸附线III堆肥系统中木质素关键降解酶的作用规律及je订j堆肥基质中的吸附特性研究AbstractThemissionsofagriculturalwasteincreaseddramaticallywitheconomicdeVelopment．Composting，asatechnologyofagriculturalwasteutilization，has

6、beenpaidalotattentiontobecauseofitsdecontamination，reduceandrecycle．ButtraditionalcompostinghasnogoodeffectbecausecompostingsubstancescontainlignocellulosethathardlytodegradeLignocelluloseasref．ractoryorganicmatterincompostisconsideredthekeyoffastcompostandisdegradedbyenzymesfunction，soi

7、tisessentialtoresearchondynamicchangesofcrucialdegradationenzymesandilsregularpatterninthesystemofcompost．Atthesametime，duringthecomposting，therawmaterialistransfomedthroughaVarietyofbiologicalandbiochemicalprocessesinwhichenzymesplayanimportantrole．Enzymesthatcatalyzethe