多菌对汽爆农作物秸秆木素腐解及腐殖酸产生的演变机制

In order to explore the evolution process and mechanism of crop straw lignocellulose decomposition into humic acid, this study first use the steam explosion technology with N addition to treat the straw material, in the breaking of the lignocellulose H bond and change the related functional groups, at the same time, realize its half cellulose, cellulose, lignin components depolymerization and degradation, resulting in phenol, quinone and other products, to create a prerequisite for the formation of humic acid. Subsequently, the cross-inoculation experiments were conducted with various functional microorganisms that could degrade cellulose, lignin and produce amino acid components respectively. While optimizing the inoculation strategies based on the maturity and humic acid content, through the detection of relevant physical and chemical indexes, Studying the evolution mechanism of humic acid during the decomposition process of lignocellulose. Finally, through the change of oxygen supply and temperature as the environmental regulation factors, Further study their impact on the quality and quantity of decomposed products and humic acid, and create a new path for the pollution-free, efficient and functional utilization of crop straws.

为探索农作物秸秆木质纤维素腐解成腐殖酸的过程演变及其作用机制，本研究首先采用添加N素的蒸汽爆破技术处理秸秆材料，在打断其木质纤维素中的H键和改变相关功能基团的同时，实现木质纤维素中半纤维素、纤维素、木质素组分的解聚、降解，进而的产生酚、醌等成分，为腐殖酸的形成创造先决条件。继而采用分别降解纤维素、木质素和能够产生氨基酸的多种功能微生物进行交叉接种实验，在以腐熟度及腐殖酸含量为指标，优化接种策略的同时，通过相关理化指标的检测，研究木质纤维素在此过程中形成腐殖酸的演变机制。最后以供氧量及温度变化作为环境调控因子，进一步研究其对腐解产物及腐植酸在质、量上的影响，为农作物秸秆的高效、无污染、功能化利用开创一条新路。

为探索农作物秸秆木质纤维素演变成腐殖酸的过程其作用规律，本项目采用添加氮素的蒸汽爆破技术处理农作物秸秆材料，以实现木质纤维素的组分分解和高分子结构的解聚，为腐殖酸的形成创造先决条件。继而通过添加分别降解纤维素、木质素和能够产生氨基酸的黑曲霉CICIMF 0410、黄孢原毛平革菌AF 96007和假丝酵母CICC 31949功能微生物，以促进腐殖酸物质的产生。.蒸汽爆破试验以秸秆种类、汽爆压力及N素的为变量。结果表明，未处理的玉米秸秆本身有微量腐殖酸类物质。水稻和小麦秸秆无明显腐殖质成分。经蒸汽爆破处理后，上述样品无明显腐殖化特征。而上述添加氮素的爆破样有微量腐殖酸被检测到。黑曲霉能够有效降解半纤维素和纤维素成分；黄孢原毛平革菌AF96007对木质素的分解及腐殖酸的形成具有强烈的意义；假丝酵母对腐殖酸的产生起到桥梁的作用。.继而以供氧量和温控为考察因素设计第二阶段的实验。结果表明环境控制对腐殖酸的产量具有显著的统计学意义，在低氧和变温更有利于腐殖酸的产生，特别是HA的形成。蒸汽爆破有利于FA和HA的产生，添加氮素则需要配合假丝酵母为条件。环境控制对处理后的样品的HA产生的作用更加明显。冗余分析结果表明，影响HA含量的主因是环境，其次是菌，接着是处理，接着是材料。.相对于堆肥，菌解能够提前实现纤维素和木质素的降解，蒸汽爆破和菌解均能加快秸秆腐熟的时间。物理检测结果表明，在蒸汽爆破的过程中木质素的苯环结构发生了取代，随着材料结晶度的降低，在腐解和菌解的过程中木质纤维素残体中的部分糖类、羰基、酰胺和烷基合芳香环在特定的物理和生化条件下直接进入HA结构体之中，HA是以上述成分为核心的聚合体。腐殖酸的产生有多条路径，包括植物残体本身，微生物细胞残体，以及微生物对木质纤维素的分解及产物之间的化学络合都是其来源的途径。