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资环所农产品产地环境研究中心在生物强化腐殖化研究方面取得重要进展

我国畜禽粪便和秸秆等农业废弃资源的年产生量近50亿吨,是农业生产中有机肥料投入品的重要原料。然而,原料中难被生物分解的木质纤维素含量普遍较高,导致有机物转化效率低、产物腐殖质品质差、肥效及安全性不高等问题,严重制约了这类农业废弃资源的无害化处理与肥料化利用。

基于此,产地投入品污染减控团队积极开展生物强化腐殖化技术研发,揭示了奶牛粪好氧处理过程中参与木质纤维素转化及腐殖质形成的关键微生物类群,阐明了其关键驱动因子。研究发现,嗜热菌优势属ThermobifidaPlanifilumTrueperaThermomonospora在木质纤维素等难降解有机物的转化中发挥主导作用。高温处理后,纤维素和木质素的生物降解速率分别提高52%-99%168%-363%,腐殖质含量和腐殖化指数分别提高14%38%团队进一步从高温发酵体系中分离获得优势嗜热菌Malbranchea cinnamomea N12,结合底物降解、酶活检测、水解性能试验和酶系解析等方法,系统解析了其木质纤维素降解特性和酶学机理。

研究为农业废弃资源高效降解复合微生物菌剂的研发提供了支撑,对优质安全投入品生产、产地污染源减控和质量提升具有重要意义。研究成果发表于国际学术期刊Bioresource TechnologyIF 7.539,一区)和Microbial Cell FactoriesIF 4.187,二区),论文第一作者为朱宁副研究员,通讯作者为靳红梅研究员。该研究得到国家自然科学基金青年基金项目、江苏省自然科学基金青年基金项目和江苏省农业科技自主创新资金项目的支持。

微生物群落演替规律及其与木质纤维素转化的关系

文章链接:

[1] Zhu, N., Gao, J., Liang D., et al. Thermal pretreatment enhances the degradation and humification of lignocellulose by stimulating thermophilic bacteria during dairy manure composting. Bioresource Technology 2021, 319:124149.

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