秸秆生物反应堆菌剂的筛选与应用开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

纤维素类物质（秸秆）是自然界中存在最丰富、最廉价的一类碳水化合物^[l]。据估计，全世界每年纤维素通过光合作用的更新量约为4.010⁹ t，它们是自然界中存在量最大的一类可再生资源，也是数量最大的一类环境污染物^{[2, 3]}。我国是农业大国，年产各种农作物秸秆约8.0亿t以上，占世界秸秆总产量的20%一30%^[4]。由于秸秆木质纤维素中存在许多高能氢键且结晶度高，其水解、利用较困难，目前只利用了其中很小的一部分，除了一部分用于纺织、造纸、饲料和燃料加工外，其余作为废弃物被丢弃焚烧，不仅浪费了宝贵的物质资源，也引起严重的环境问题^[5-7]。随着经济的发展和城乡人民生活水平的提高，秸秆的综合利用率逐年下降。因此大量过剩的秸秆找到一条适当的利用途径是农业生产的迫切需要解决的问题。

农作物秸秆的循环利用引起了广泛关注，研究涉及秸秆还田，饲料化，工业造纸及利用生物分解生产淀粉、乙醇等方面^[8-11]。秸秆还田是当今世界上普遍关注的一项培肥地力和增产增效的农艺措施，在减少了秸秆焚烧所造成的大气污染的同时还有增肥增产作用^[12-15]。近年来国内外对秸秆还田的应用也是越来越被重视，在应用过程中也积累了一些技术资料，但由于我国耕地复种指数高，秸秆在田间直接应用，其c/n高，早期腐熟速度慢，影响种子发芽、着根，并在腐熟分解过程中与作物竞争有效氮，而造成当季作物减少，或因带病和带虫卵秸秆还田后，导致土壤病菌增加，作物病害加重及缺苗(僵苗)等不良现象^{[l6, 17]}。

秸秆生物反应堆技术是一项采用秸秆分解微生物，使秸秆在有氧条件下分解，释放出热量、co₂，增加大棚内co₂浓度，提高地温和棚温，使秸秆和土壤中养分得到活化，作物根际微生物和土壤理化性状改善，进而获得高产、优质农产品的一项作物秸秆生态高效利用新技术^{[18, 19]}。秸秆生物反应堆技术以秸秆替代化肥，以植物疫苗替代农药，密切结合农村实际，促进资源循环增值利用和多种生产要素有效转化，使生态改良、环境保护与农作物高产、优质、无公害生产相结合，为农业增效、农民增收、食品安全和农业可持续发展，提供了科学技术支撑，开辟了新的途径。

2. 研究的基本内容和问题

1.研究目标：

筛选多株不同类型高效中、低温水稻秸秆腐解菌，复配成菌剂，配合已有的秸秆生物反应堆技术，加速水稻秸秆在反应堆中的腐解，并促进作物生长，充分发挥秸秆资源的潜力。

2.研究内容：

3. 研究的方法与方案

1.研究方法：

（1）样品接种无机盐培养基后，以纯水稻秸秆作为唯一碳源，连续以水稻秸秆为唯一碳源培养3-5个周期，根据秸秆腐解的情况，选取一定时期的菌液进行稀释涂布；

（2）利用刚果红纤维素平板产生水解圈初筛分离得菌株若干；

4. 研究创新点

由于不同菌株产生不同类型的秸秆腐解酶，菌种之间的复配可以提高腐解效果。高效菌株应用到秸秆生物反应堆中，加速秸秆分解，释放出热量和CO₂，增加大棚内CO₂浓度，提高地温和棚温，是促进作物生长的一项新技术。

5. 研究计划与进展

2015年3月，进行样品采集；

2015年4月，秸秆专一性腐解菌筛选；

2015年5月，腐解菌的复配；