自然条件水稻秸秆降解微生物多样性特征的研究开题报告

 2022-01-27 15:13:12

1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)

我国每年产生的农作物秸秆产量高达7.8亿多吨,以水稻、玉米和小麦秸秆为主,其中水稻秸秆居首,其次是玉米秸秆和小麦秸秆[1],占世界秸秆总量的20%-30%。其中仅有一部分被用来作堆肥、饲料、造纸、纺织、燃料等,其余大部分没有被充分利用。如此巨大的秸秆生物质资源,弃置或者就地焚烧不仅污染环境,而且浪费资源。实现农作物全面禁烧工作,是利国利民、节能减排、循环经济、治理污染促进生态文明有着十分重要意义。[2]秸秆还田是一项投资少、见效快、易推广的培肥地力的重要措施。[3]适量的秸秆还田可以改善土壤的水、肥、气、热状况,使作物根系活性得到提高,有利于作物的优质高产。[4]秸秆用则利,弃则害,合理利用秸秆资源,涉及到整个农业生态系统中的土壤肥力、水土保持、环境安全以及可再生资源高效利用等可持续发展问题,是发展农业生产的必然要求[5]。如何资源化开发利用含有大量木质纤维素的秸秆,不仅能解决它们丢弃和焚烧带来的污染问题,而且能够为我国生物能源的开发提供重要的原料,也是全球可持续发展的一种必然趋势。

秸秆还田是保护性耕作技术的关键技术措施之一,能够把作物吸收的大部分营养元素归还到土壤,是农业可持续发展的重要途径,如果将我国每年产生的秸秆做成有机肥料或秸秆直接还田,相当于300多万t氮肥,700多万t钾肥,70多万t磷肥,相当于我国每年化肥用量的1/4[6],是一笔相当可观的肥料资源,但是大量试验证明仅仅依靠简单的直接还田,秸秆不能快速降解,某些病菌在秸秆上滋生,使病害率增加,给农业生产带来许多不利影响[7],在还田过程中补加纤维素降解菌剂是解决其不利影响的有效方法[8], 是提高秸秆降解率, 促进秸秆还田技术推广的关键,因此筛选出有效的纤维素降解菌是亟待解决的问题。由于环境中的微生物具有增殖速度快、功能丰富多样、适应性强等特点,通过微生物的降解作用可以促进秸秆腐解,减少秸秆直接还田的危害[9]。本研究主要探讨水稻秸秆在自然环境降解过程中的特征及微生物群落的演替。充分了解稻杆还田的降解特性以及相应功能降解菌的协同降解机理,开发高效稻杆腐解菌剂具有重要意义。

秸秆类物质量大且低廉,若利用有方可促进多产业的发展。秸秆降解技术还可以根据各类秸秆的组成特点,因地制宜,把多种方法有机地组合起来,形成一种多层次、多途径综合利用的方式,从而实现秸秆利用的资源化、高效化和产业化是未来生态农业发展的必然趋势。

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2. 研究的基本内容和问题

研究目标

由于环境中的微生物具有增殖速度快、功能丰富多样、适应性强等特点。本研究主要探讨水稻秸秆还田降解过程中的降解特征及微生物群落的变化。充分了解稻杆还田的降解特性以及相应功能降解菌的协同降解机理,为后期开发高效稻杆腐解菌剂具有重要意义。高效菌剂的开发应用可有效利用秸秆的养分、改善土壤结构、增加有机质组分、农业固体废弃物资源化利用。

研究内容

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3. 研究的方法与方案

研究方法

1 土壤样品、秸秆样品基本理化测定

土壤样品基本理化包括土壤ph、含水率、土壤总碳、总氮、有机质。测定方法等参照《农化分析》进行试验。土壤样品的总碳和总氮含量采用元素分析仪(elmentar,germany)进行测定。

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4. 研究创新点

结合西北非耕地园艺作物栽培基质优化配制技术与产业化示范项目主旨,筛选获得秸秆中纤维素分解菌株。

本研究不仅使用传统微生物方法,以稻杆粉为唯一碳源,筛选可培养木质纤维素降解微生物,且利用高通量测序技术,获得在稻杆降解过程中所富集的微生物(包括可培养和不可培养),最大程度的反映微生物群落在稻杆降解过程中所起得作用。

5. 研究计划与进展

2016年1月 -- 2月 : 进行野外试验布置,按照试验设计进行定期采样,处理样品

2016年2月 -- 4月 : 对筛选微生物的分析鉴定,查找文献,数据处理

2016年4月 -- 5月 : 论文开题,撰写论文
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