类土壤基质工艺优化与微生物分析

admin · 发表于 2022-9-22 15:48:54

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生物再生生命保障系统（Bioregenerative Life Support System, BLSS）是人类建立月球基地的必然选择，而植物不可食生物量的处理循环利用是提高BLSS闭合度的关键环节。类土壤基质(Soil-Like Substrate, SLS)处理技术通过生物转化处理植物不可食部分，可大幅度提高系统闭合度，但是目前降解效率还较低。同时SLS引入到BLSS中可能带来的微生物题目的研究尚未见报道，因此，需要研究提高SLS制备技术对植物不可食部分的降解效率，并对SLS制备过程中微生物群落结构演变进行分析。本文对SLS的发酵工艺进行了进一步优化，对制得的SLS干物质减重、木质纤维素降解率、植物有效营养元素的含量进行了评价，并对发酵获得的(F-SLS)和蚯蚓处理后的(W-SLS)的种植能力进行了比较，采用GC-MS方法分析其化感物质。结果表明，优化后工艺流程为：依次经过35 ℃发酵1天，60 ℃发酵6天，30 ℃发酵3天，然后蚯蚓处理70天。发酵过程干物质减重为47.1%，整个工艺过程干物质减重为81.1%，比优化前工艺提高15.9%，处理周期缩短13天。纤维素、木质素降解效率均有所提高。两个阶段获得的SLS均具有种植可行性，但蚯蚓处理后获得的SLS对植物幼苗危害较小。本文分别采用了可培养方式和不可培养方式（PCR-DGGE）对SLS制备过程中的微生物群落结构变化进行了分析。结果表明，各种微生物在制备过程中呈现出不同的变化趋势，高温发酵能杀灭基质中的真菌和肠道致病菌。DGGE结果表明微生物群落结构在SLS制备过程中发生了演变，发酵阶段与蚯蚓处理阶段差异较大，整个制备阶段微生物相似性在38%以上。此外，为制备出高效的微生物制剂，进一步提高秸秆的降解效率，本文做了基础的菌种筛选工作，对SLS中纤维素降解菌进行筛选和分离，得到两种纤维素降解菌，一种与粘质沙雷氏菌Serratia marcescens subsp.相似度达到99%；另一种为烟曲霉Aspergillus fumigatus，匹配率为100%，该菌有较强的纤维素、木质素降解力，且对温度和pH值变化也有很好的耐受力。

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