堆肥科學(xué)與技術(shù)-第五章-文庫吧資料
2025-01-25 00:15本頁面
【正文】 FA， FA的作用更為突出 。 腐殖物質(zhì)在降低農(nóng)藥影響和吸附重金屬離子方面起著重要的作用 。 說明腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化過程是動(dòng)態(tài)的 ， 既有分解 ， 也有合成 。 黃孢原毛平革菌對木質(zhì)素的降解主要發(fā)生氧化反應(yīng) ， 它能使稻草秸稈首先轉(zhuǎn)化成分子量相對較小的富里酸或直接被分解為 CO2， 進(jìn)而富里酸轉(zhuǎn)化為胡敏酸 。 ? 三者的穩(wěn)定性為胡敏素高于胡敏酸，胡敏酸又高于富里酸。 ? 最難溶解的胡敏素組分則大多是與土壤礦物緊密結(jié)合的。 分子量也較胡敏酸低 ， 在土壤剖面中具有更高的遷移能力 。 富里酸 FA （ Fulvic acid，黃腐酸） ? 對稀堿液提取物酸化后 ， 仍溶于液相的組分 ， 即既溶于酸又溶于堿的組分；富里酸在水中溶解度很大 ， 無色 ， 水溶液呈強(qiáng)酸性 ， 并具有腐蝕礦物的能力 。土壤胡敏酸不具晶體結(jié)構(gòu) ， 但其大分子有緊密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 。 ? 敏酸由碳 、 氫 、 氧 、 氮四種元素組成 。 （二）腐殖質(zhì)的分組及其性質(zhì) ?根據(jù)在酸和堿溶液中溶解度 ， 可把腐殖質(zhì)分為三種主要組成： ?胡敏酸 HA ； ?富里酸 FA ； ?胡敏素。腐殖物質(zhì)的含氧功能團(tuán) ， 如羧基 、 酚羥基 、 醇羥基 、 甲氧基 、 羰基和醌基等使腐殖物質(zhì)表現(xiàn)出離子交換性 、 配合性 、 氧化還原性以及生理活性等 。腐殖物質(zhì)是親水膠體，有強(qiáng)大的吸水能力。 二、腐殖質(zhì)的性質(zhì) （一）腐殖物質(zhì) ? 腐殖物質(zhì)的顏色一般呈黑色，但會(huì)因其組分相對分子質(zhì)量大小或發(fā)色基團(tuán)（如共軛雙鍵、芳香環(huán)、酚基等）組成比例的不同而不同。腐殖質(zhì)是芳香族化合物（多酚型）和含氮化合物（多肽型）在少量還原物質(zhì)（多糖醛酸苷型）參與下縮合而成的高分子化合物；它是土壤中能被堿、中性鹽溶液或有機(jī)溶劑提取出來的咖啡色、褐色及黃色有機(jī)化合物的總稱，它有高分子量及高穩(wěn)定性。伴隨堆肥進(jìn)程的結(jié)束，微生物的活動(dòng)變得緩慢，堆肥產(chǎn)物類似于土壤的腐殖質(zhì)物質(zhì)。 第二節(jié) 腐殖質(zhì) ? 在堆肥過程中，物料中簡單的有機(jī)分子如糖、碳水化合物等組分被迅速分解，一方面被用于合成微生物菌體，在菌體的呼吸作用下生成 CO2，另一方面，剩下部分有機(jī)殘?jiān)?如添加低濃度的Tw80可解除振蕩培養(yǎng)對酶合成的抑制 。 Zn2+對 LiP產(chǎn)生的影響較大 。 微量元素的影響 增加 Mn2+的含量可使木質(zhì)素降解率提高 。 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)通純氧可使黃孢中 LiP活力提高 50%， 但對 MnP的影響不大 。 （三）木質(zhì)素降解生理學(xué)研究 １ .真菌降解木質(zhì)素的生理學(xué)研究 ２ .細(xì)菌降解木質(zhì)素的生理學(xué)研究 碳源和氮源的影響 發(fā)現(xiàn)木質(zhì)素降解本身不提供菌生長和維持所需的碳源和能源 ， 需要另外提供碳源和能源供菌降解木質(zhì)素 。 目前 ， 已肯定木質(zhì)素降解酶在細(xì)菌降解木質(zhì)素過程中的催化作用 ， 但有關(guān)產(chǎn)生酶的種類和能力還存在著許多爭議 ， 這方面的研究有待繼續(xù) 。 軟腐真菌降解木質(zhì)素能力介于白腐真菌和褐腐真菌之間 ， 該菌脫甲基活性較強(qiáng) ， 因此認(rèn)為 脫甲基作用 是軟腐真菌降解木質(zhì)素的主要反應(yīng)之一 。 １）真菌降解木質(zhì)素機(jī)理 ② 非白腐真菌降解木質(zhì)素機(jī)理 最初土壤中常見的一些真菌 （ 半知菌或子囊菌 ） 被認(rèn)為不能降解木質(zhì)素 ， 但是近年來 ， 陸續(xù)有研究者報(bào)道這些菌具有木質(zhì)素降解能力 。 木素在氧化木素酶系的作用下轉(zhuǎn)變芳香環(huán)為芳環(huán)自由基和醌類 ， 為防止這類活性中間體再聚合 ， 須立即還原成穩(wěn)定性高 、 易進(jìn)入細(xì)胞的氫醌 。這些酶根據(jù)不同電子受體 ， 分為利用 O2的多酚氧化酶系和利用 H2O2的過氧化物酶系 。 白腐真菌降解木質(zhì)素發(fā)生在 次級(jí)代謝階段 ， 即要在營養(yǎng)耗盡 （ 主要是氮源限制 ） 情況下啟動(dòng)木質(zhì)素降解的酶催化系統(tǒng) 。 隨著發(fā)現(xiàn)了木質(zhì)素過氧化物酶 （ LiP） 和錳過氧化物酶 （ MnP） 后 ， 對木質(zhì)素生物降解機(jī)理有了新的認(rèn)識(shí) 。 ? 真菌降解木質(zhì)素微生物學(xué)研究 ? 細(xì)菌降解木質(zhì)素微生物學(xué)研究 ２ .木質(zhì)素生物降解機(jī)理研究 以前根據(jù)木質(zhì)素降解產(chǎn)物分析 ， 認(rèn)為木質(zhì)素降解可分為以下幾步： （ 1） 脫甲基和羥基化以形成多酚結(jié)構(gòu)； （ 2） 加氧裂解多酚環(huán) ， 產(chǎn)生鏈烴； （ 3） 水解使脂肪烴縮短 。最常見的有六種 。 ? 在植物體內(nèi) ， 首先是由葡萄糖發(fā)生芳環(huán)化反應(yīng)形成莽草酸 ， 再由莽草酸合成愈創(chuàng)木基結(jié)構(gòu) 、紫丁香基結(jié)構(gòu)和對羥苯基結(jié)構(gòu)三種木素的基本結(jié)構(gòu) 。 ? 木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)復(fù)雜 。據(jù)估算全球每年產(chǎn)生的木質(zhì)素達(dá) 6 1014噸 ，主要以造紙工業(yè)廢水和農(nóng)作物秸稈形式存在 。 ? 木質(zhì)素是植物經(jīng)光合作用產(chǎn)生的一種含量僅次于纖維素的生物多聚體 ， 廣泛存在于植物細(xì)胞壁中 。 半纖維素的降解 ? 在自然界中半纖維素被微生物降解較快 ， 在纖維素開始分解以前 ， 一般已有較多的半纖維素己被分解 ， 但從分解的最終結(jié)果看 ， 纖維素基本能完全分解 ， 而半纖維素則往往會(huì)殘留一些難分解部分 ， 腐殖質(zhì)或泥炭中幾乎沒有纖維素 ，而半纖維素含量卻相當(dāng)高 。 這些酶均來自不同的前體 ， 它們之間也無相關(guān)性 。 木聚糖酶的多樣性 ? 微生物能產(chǎn)生多種木聚糖酶 ， 如從 Aspergillus niger 11中已經(jīng)分離純化 5種不同的木聚糖酶 。 半纖維素酶受多種金屬離子所抑制 ， 其中 Hg是最強(qiáng)的抑制劑 。 ? 內(nèi)切型 β1,4木聚糖酶從 β1,4木聚糖主鏈的內(nèi)部切割木糖苷鍵 ， 使木聚糖降解為木寡糖 ， 外切型 β木糖苷酶通過切割木寡糖的末端而釋放木糖殘基 。 典型的半纖維素酶有 D木聚糖苷酶 L阿拉伯聚糖酶 D半乳聚糖酶 D甘露聚糖酶 產(chǎn)生 半纖維素酶的微生物 ? 能分解半纖維素的微生物在自然界分布很廣 ， 種類也很多有幾十個(gè)屬 ， 一百多種 ， 包括細(xì)菌 、 真菌 、 酵母菌 、 放線菌等 ， 代表性菌株有卵形擬桿菌 、 嗜孢枯菌 、粘液球菌 、 纖維單胞菌 、 白色隱球酵母 、 絲飽酵母 、高溫單胞菌 、 產(chǎn)黃纖維單孢菌 、 黑曲霉 、 焦曲霉 、 煙色曲霉 、 綠色曲霉 、 繩狀青霉 、 粗糙脈胞菌等 。構(gòu)成半纖維素主鏈的單糖主要是 D木糖、 D葡萄糖、 D甘露糖；側(cè)鏈糖基有 D木糖、 D葡萄糖、 D半乳糖、 L阿拉伯糖
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