一种利用土著微生物群落降解水稻秸秆的方法

本发明属于微生物，具体涉及一种利用土著微生物群落降解水稻秸秆的方法。

背景技术：

1、我国秸秆资源丰富，为了提高秸秆资源综合利用效率，国家制定了一系列政策方案推进秸秆肥料化、饲料化、燃料化、基料化和原料化等综合利用。其中，将秸秆作为肥料还田是经济便捷的一种方式。但是秸秆中含有的木质纤维素复杂结构阻碍并延缓了秸秆的降解过程，导致农田土壤疏松，影响作物产量等。

2、现阶段可以通过施加微生物菌剂促进秸秆在短时间内快速降解，释放养分，缩短秸秆腐熟时间，促进秸秆生化腐熟快速还田。这些微生物菌剂由能降解木质纤维素的细菌、真菌、放线菌以及它们分泌的各类木质纤维素酶混合而成。研究发现，由多个菌株组成的混合菌群相比于单一的微生物具有更优异的秸秆降解能力。然而，通过人工将多株单菌株组合在一起形成复配菌群，不利于菌株之间形成良好的协同作用，在秸秆还田应用的过程中易被土著微生物干扰，影响降解效果。相反，如果能在原环境条件下，通过实验处理强制选择出具有目的代谢功能的微生物群体，再以其执行相应功能，则能在引入其他菌群的前提下，获得具有高效协同作用的土著菌群。

3、综上，如何直接利用土著微生物群落高效降解秸秆，是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种利用土著微生物群落降解水稻秸秆的方法，具体以堆肥条跺、森林土壤、腐烂树桩和腐烂秸秆环境中的土著微生物为菌源，先进行菌群活化、再以水稻秸秆为唯一碳源的液体培养基通过多次继代培养构建得到有利于水稻秸秆降解的土著菌群。本发明所提供的方法在未引入其他菌群的前提下，仅通过限制性继代培养即可获得特定组成的具有高效降解水稻秸秆能力的土著菌群，整体方法简单、降解效果优异。

2、为实现上述目的，本发明提供一种利用土著微生物群落降解水稻秸秆的方法，包括以下步骤：

3、取堆肥条垛、森林土壤、腐烂秸秆底部或腐烂树桩中的任意一种或多种样品作为菌源材料；

4、利用去离子水收集并活化菌源材料中的微生物；

5、以水稻秸秆作为唯一碳源，配制水稻秸秆降解培养基；

6、将活化后的菌群接种到水稻秸秆降解培养基中，恒温培养；再将培养液接种到水稻秸秆降解培养基中，连续继代培养至少10代，构建得到具有水稻秸秆降解能力的微生物菌群；

7、用得到的微生物菌群降解水稻秸秆。

8、在一优选的实施方式中，还包括，采用高通量测序技术确定具有水稻秸秆降解能力的微生物菌群；所述微生物菌群由细菌和真菌组成：

9、其中，细菌包括拟杆菌门(bacteroidota)，厚壁菌门(firmicutes)，变形菌门(proteobacteria)，酸性菌门(acidobacteriota)和放线菌门(actinobacteriota)；

10、真菌包括子囊菌门(ascomycota)，unclassified_k__fungi和担子菌门(basidiomycota)。

11、在一优选的实施方式中，菌源材料为堆肥条跺时，所述微生物菌群的菌属主要包括bacillus、leadbetterella、terrimonas、lysinibacillus、norank_f__blastocatellaceae、cellvibrio；

12、菌源材料为森林土壤时，所述微生物菌群的菌属主要包括bacillus、norank_f__ns9_marine_group、terrimonas、norank_f__norank_o__kapabacteriales、leadbetterella、reyranella；

13、菌源材料为腐烂秸秆底部时，所述微生物菌群的菌属主要包括bacillus、leadbetterella、norank_f__blastocatellaceae、edaphobaculum、sphingomonas、lysinibacillus；

14、菌源材料为腐烂树桩时，所述微生物菌群的菌属主要包括bacillus、lysinibacillus、ferruginibacter、norank_f__ns9_marine_group、arenimonas、norank_f__norank_o__r7c24。

15、在一优选的实施方式中，所述活化菌源材料的方法包括：将菌源材料与去离子水按固液比为2-5％:1混合，放入摇床，在25-30℃环境中，以转速160-200rpm活化3-4d，活化完成后，静置10-30min，即得活化后的菌群。

16、在一优选的实施方式中，所述水稻秸秆降解培养基的组成为：水稻秸秆20g/l，酵母浸粉0.5g/l，胰蛋白胨2g/l，kh2po4 2g/l，k2hpo4 0.5g/l，mgso4·7h2o 0.5g/l，cacl2·2h2o 0.3g/l，fecl3·6h2o 0.01g/l，mnso4·h2o 0.0016g/l，znso4·7h2o 0.0014g/l，cocl2·6h2o 0.0020g/l，水1l，ph调节为7；其中，所述水稻秸秆由以下方法制备得到：将常规水稻秸秆剪成3-5cm的小节，用清水洗净后，以80-85℃烘干备用。

17、在一优选的实施方式中，所述水稻秸秆降解培养基配制完成后，还包括121℃灭菌20-30min。

18、在一优选的实施方式中，所述活化后的菌群接种量为5-10％；所述恒温培养条件为：将接种后的培养基放入恒温摇床中培养15d，温度25-30℃，转速150-180rpm。

19、在一优选的实施方式中，所述继代培养的方法包括：每代培养结束后以5-10％的接种量接种到新鲜的水稻秸秆降解培养基中，恒温培养15d，优选的，所述恒温培养条件为：将接种后的培养基放入恒温摇床中培养15d，温度25-30℃，转速150-180rpm。

20、在一优选的实施方式中，所述继代培养共计10-12代。

21、在一优选的实施方式中，所述用得到的微生物菌群降解水稻秸秆的方法包括：

22、将具有水稻秸秆降解能力的微生物菌群以3-5％的接种量接种到水稻秸秆降解培养基中，恒温培养15d，即可降解水稻秸秆；优选的，所述恒温培养条件为：将接种后的培养基放入恒温摇床中培养15d，温度25-30℃，转速150-180rpm。

23、在一优选的实施方式中，菌源材料为堆肥条跺时，所述微生物菌群降解水稻秸秆15d后的降解率可以达到67％；

24、菌源材料为森林土壤时，所述微生物菌群降解水稻秸秆15d后的降解率可以达到60％；

25、菌源材料为腐烂秸秆底部时，所述微生物菌群降解水稻秸秆15d后的降解率可以达到70％；

26、菌源材料为腐烂树桩时，所述微生物菌群降解水稻秸秆15d后的降解率可以达到58％。

27、与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下优点：

28、(1)本发明利用土著微生物构建的菌群群落组成更加多样，包括了多种细菌和真菌，显示出对水稻秸秆更加有效的降解能力。

29、(2)本发明拓展了菌源材料的来源，在多种含秸秆或木质纤维素存在的环境中获得菌源材料，再利用水稻秸秆为唯一碳源的液体选择培养基通过多代限制性培养获得了稳定菌群。整体方法简单、高效。因未使用外加微生物菌剂，可有效避免在还田应用时与土壤微生物产生拮抗作用，影响水稻秸秆降解效果。同时，经过长期的继代培养，群落间微生物已相互适应，对于水稻秸秆的降解能更好的发挥出协同作用。

30、(3)本发明采用的多种菌源材料构建得到的微生物菌群，均展现出对水稻秸秆显著的快速降解效果，以腐烂秸秆底部作为菌源材料，所得微生物菌群降解水稻秸秆15d后的降解率可以达到70％。