[發明專利]一種快速降解水稻秸稈的復合菌系的篩選構建方法及復合菌系

無效

• 申請號: 201010177474.5
• 申請日: 2010-05-20
• 公開（公告）號: CN101899395A
• 公開（公告）日: 2010-12-01
• 發明（設計）人: 沈德龍;劉甲鋒;關大偉;陳慧君;李力;姜昕;李俊
• 申請（專利權）人: 中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所
• 主分類號: C12N1/00
• 分類號: C12N1/00;C12N1/14;C12N1/20;C12R1/38;C12R1/07;C12R1/01;C12R1/645
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技術領域

本發明屬于微生物篩選方法技術領域，具體涉及一種快速降解水稻秸稈的復合菌系的篩選構建方法及復合菌系。

背景技術

我國作為農業大國，各類農作物秸稈資源十分豐富，每年的作物秸稈產量已達7億多噸，幾乎占世界總量的1/3。近年來，隨著農村經濟的快速發展，農村能源結構也發生了根本的改變，絕大部分秸稈已不再作為燃料使用，焚燒或是隨處堆積、丟棄農作物秸稈已成為一個社會問題。而農作物秸稈是一種重要的可再生性生物質資源，含有鉀、硅、氮、鈣、鎂、磷等元素及纖維素、半纖維素、木質素、蛋白質、氨基酸等有機質成分。僅其氮磷鉀含量，就相當于全國每年化肥用量的四分之一。若將秸稈還田，秸稈與土壤翻耕混合后在土壤微生物的作用下形成腐殖質，有利于土壤團粒體的形成，改善了土壤耕作性能，提高土壤肥力。因此，秸稈還田具有增加土壤有機物含量、改善土壤理化性狀、培肥土壤、提高作物產量等多種作用。

水稻是我國主要的糧食作物之一，常年種植面積和產量分別占糧食作物的29％和44％。2008年水稻播種面積達到29241.1千公頃。我國水稻生產布局日趨集中，南方是我國的主要稻區，包括長江流域的江蘇、安徽、湖北、湖南、江西、重慶、四川、貴州、云南和河南南部等省(直轄市)，東南沿海優勢產區的上海、浙江、福建、廣西、廣東和海南6省(直轄市、自治區)，水稻種植面積占總的水稻播種面積80％以上。

目前作物秸稈還田從操作方式上可粗分為兩類：一是將秸稈收集，挖坑填埋(或是堆垛)后補充添加促腐物(腐解菌劑、氮素營養或畜禽糞便等)腐解后再還田，二是將其原位就地直接還田(粉碎或是覆蓋還田)。

通常前者微生物活動較旺盛，腐解效果較穩定，但需要占用大量的人力和場地，難以推廣。

而秸稈原位還田則可較好地與農機作業結合，省時省工，易于推廣。但由于構成秸稈主要成分的纖維素、半纖維素、木質素、蠟質物質等物質的結構穩定，腐解是一個困難且復雜的過程，需要多菌群、多酶系的接力協同才能完成，若不添加高效腐解微生物，僅依靠環境中的自然菌群，秸稈腐解速度較慢。但是由于秸稈中含量達到40％～50％纖維素大分子被木質素包圍，而木質素分子很穩定，使得秸稈中的纖維素的難于被分解利用，秸稈腐解速度慢、腐解效果差。在自然條件下一年秸稈腐解率不到50％，會影響下茬作物的生根和成活，造成生產管理上的不便，所有這些都使得秸稈直接還田不能廣泛應用，這已成為限制秸稈資源利用的瓶頸。

我國南方的種植結構多是雙季，水稻收獲后，一般馬上要進行下茬作物的播種，因此水稻秸稈的腐解成為一個迫切需要解決的問題。

目前，已有多種用于腐解有機廢棄物、制造有機肥的腐熟菌劑產品及申報的專利，如公告號CN1158225C、名稱為“有機物快速腐熟菌劑”專利申請中崔宗均等采用外淘汰篩選法從高溫堆肥作為原料篩選構建了一組高效穩定的纖維素分解菌復合系MCl，該復合系8d可將水稻秸稈完全降解。

李為等在《新疆農業科學》2009年第46卷第1期第72-77頁中發表的“一組高效棉稈降解菌復合系的構建及其降解特性研究”中所述的從多種樣品中篩選構建了一組高效棉稈降解菌復合系zFC，在28℃靜置培養條件下經過13d的液體發酵，zFC菌系對棉稈中纖維素、半纖維素和木質素的降解率分別為21.0％、65.1％和46.3％，加速了棉稈的降解。

但是上述的復合菌系均是在常溫及高溫、且是液體發酵條件下具有較好的降解秸稈能力，而關于中低溫尤其是固體條件下腐解農作物秸稈的復合菌系的研究報道則較少。又由于這些技術采用液體培養的方法，復合菌系的組成多以細菌為主體。

發明內容

利用微生物來分解各種作物秸稈，是促進和推動秸稈還田、培肥地力為農業的可持續發展做出貢獻的一個重要方面。隨著降解機理研究的逐步深入，人們發現依靠單一微生物或者幾種微生物簡單組合很難將秸稈降解，秸稈降解需要多種微生物、多種酶的協同參與。因此，充分利用自然界多種微生物的協同關系，篩選構建能夠產生多種纖維素酶的高效穩定復合菌系，引起了人們的高度重視，并成為了一個新的研究熱點。因此，若能篩選并應用高效秸稈促腐菌劑，加快還田后的秸稈在田間自然條件下的腐解速度和效果，對于促進秸稈還田技術在我國廣大農區的應用推廣具有積極意義。

本發明的目的是為了解決現有技術中秸稈直接還田工藝上只能在常溫及高溫、且是液體發酵條件下具有較好的降解秸稈能力的缺陷，發明了一種新的快速降解水稻秸稈的復合菌系篩選構建方法。

本發明的另一個目的在于提供了用上述篩選構建方法獲得的復合菌系。

本發明的技術方案如下：