發(fā)布時(shí)間：2020-11-20 04:29

　　 近年來我國大中型沼氣工程發(fā)展迅速,在新能源發(fā)展和農(nóng)村環(huán)境改善等方面發(fā)揮了巨大作用,然而厭氧發(fā)酵剩余物(沼液)存在量大、集中的特點(diǎn),其無害化消納已成為制約沼氣工程正常運(yùn)行的瓶頸問題。沼液中含有多種作物所需的水溶性營養(yǎng)成分,速效營養(yǎng)能力強(qiáng),養(yǎng)分可利用率高,進(jìn)行田間施用時(shí)不僅能提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì),還可以起到防病抗逆的作用,并且可以改善土壤結(jié)構(gòu),是一種理想的綠色有機(jī)肥料。但是目前沼液防病抑菌的機(jī)理和沼液施肥方式對其有效利用的影響都尚不能完全明確,為此本論文對沼液抑菌的機(jī)理進(jìn)行了深入的研究；同時(shí)利用沼液暗灌施肥,研究了其對土壤肥力特性和土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的影響,并在此基礎(chǔ)上提出了沼液暗灌施肥機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案,對關(guān)鍵部件分配器進(jìn)行了設(shè)計(jì)。獲得的研究成果主要有以下幾個(gè)方面： (1)沼液抑菌機(jī)理試驗(yàn)研究 1)沼液和沼液的離心上清液均隨著濃度的增加,對5種病原菌(立枯絲核菌、雪腐鐮刀菌、尖孢鐮刀菌、茄腐鐮刀菌和核盤菌)的抑制率也逐漸提高,且表現(xiàn)為濃度100%的處理抑制效果最好,但隨時(shí)間延長抑制率有所下降。100%沼液對立枯絲核菌、雪腐鐮刀菌、尖孢菌、茄腐鐮刀菌的抑制作用顯著,抑制率分別為70%、40%、68%、70%,對核盤菌的抑制效果較差,抑制率為25%；經(jīng)過滅菌處理100%沼液的抑制作用較小,最高抑制率分別為30%、15%、35%、25%和10%；100%沼液離心上清液的抑制率較100%沼液略小,分別為48%、35%、47%、55%和18%,而100%沼液離心上清液滅菌處理后的抑制率遠(yuǎn)小于滅菌前,分別為23%、14%、22%、20%和13%。 2)為確定沼液中起抑制作用的因子,將沼液進(jìn)行了5種處理即原沼液、沼液滅菌、離心上清液、無菌膜濾液和菌體溶液,并進(jìn)行了抑菌試驗(yàn)。抑制效果表現(xiàn)為：菌體溶液最好,其它依次為原沼液、離心上清液、無菌膜濾液和沼液滅菌,菌體溶液的抑制率分別為74%、45%、68%、64%和24%,且抑制作用時(shí)間較原沼液長,說明對病原菌起主要抑制作用的是沼液中的微生物。 3)對沼液中微生物進(jìn)行了篩選和純化,最終獲得到了48株細(xì)菌、8株真菌和3株放線菌,對其進(jìn)行了編號,并分別與作物5種病原菌進(jìn)行了對峙試驗(yàn),在真菌與病原菌對峙試驗(yàn)中篩選出了2株具有強(qiáng)抑制作用的菌株nfd-9和nfd-16。電鏡掃描結(jié)果表明：nfd-9的菌絲主要表現(xiàn)為牢牢的纏繞在供試的5種作物病原菌的菌絲上,有些菌絲則是穿過病原菌的菌絲,從空間上限制了病原菌的生長,同時(shí)還通過與病原菌競爭生長必需的營養(yǎng)物質(zhì),從而達(dá)到抑制作用的目的,說明重寄生、競爭作用是nfd-9菌具有抑制作用的一個(gè)重要機(jī)制。nfd-16的抑菌機(jī)制為不斷覆蓋、侵入各病原真菌的菌落,侵占各病原真菌的生長空間,形成包圍圈,阻止其接觸到植物根系和葉片表面,從而達(dá)到抑制的目的。細(xì)菌對立枯絲核菌、核盤菌的抑制效果最好,抑制率在90%以上,對茄腐鐮刀菌、尖孢和雪腐鐮刀菌的抑制率在70%～80%之間。 4)對具有抑制作用的菌株進(jìn)行分子生物學(xué)鑒定,確定菌株nfd-9和nfd-16分別為米根霉(Rhizopus oryzae)和哈茨木霉(Trichoderma harzianum)。拮抗性細(xì)菌主要屬于芽孢桿菌(Bacillus),其中對5種病原菌均有抑制作用的細(xì)菌有6株,沼液中的細(xì)菌中以芽孢桿菌(Bacillus)為主。 (2)沼液暗灌施肥對土壤肥力特性和土壤微生物多樣性的影響 1).沼液可不同程度提高土壤的pH、銨態(tài)氮、速效鉀、有機(jī)質(zhì)的含量。T3處理能夠使土壤的pH由初始的7.3提高到7.6左右,提高了4.11%；T2處理次之,可提高3.91%；T1處理最差,僅提高2.61%。3組清水對照組C1、C2、C3的pH基本沒有變化；隨著沼液施肥量的增加,銨態(tài)氮含量也相應(yīng)提高,T3處理的土壤銨態(tài)氮含量最高,為34.52mg/kg,對照處理銨態(tài)氮的含量幾乎沒有變化；而沼液對速效磷的影響小于沼液對土壤氮的影響；T3處理對土壤速效鉀的含量提高幅度最大,含量最高時(shí)可達(dá)到364.42mg/kg,與種植前相比提高了32.55%,其次為T2處理和T4處理,與種植前相比分別提高了26.98%和36.7%；沼液對提高土壤有機(jī)質(zhì)的作用優(yōu)于復(fù)合肥,T3處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到23.48g/kg,T2處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到23.13g/kg,T1處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到22.84g/kg,影響顯著。 2)隨著沼液施用量的增加,土壤中細(xì)菌的數(shù)量也相應(yīng)增加,施肥后第一次進(jìn)行土壤細(xì)菌計(jì)數(shù)時(shí)T3處理的細(xì)菌數(shù)量最多,由32×105CFU/g增加到59.97×105CFU/g,T2增加到53.13×105CFU/g,T1處理的細(xì)菌數(shù)量達(dá)到49.00×105CFU/g,而C1、C2、C3的細(xì)菌數(shù)量沒有顯著性變化；土壤真菌數(shù)量的變化規(guī)律與土壤細(xì)菌具有類似性,但增加程度較低。T3處理土壤真菌數(shù)量最大時(shí)約為31×104CFU/g,提高約40.91%,而T2處理和T1處理分別提高了36.36%和31.81%。復(fù)合肥處理的真菌數(shù)量略有下降。放線菌的初始數(shù)量平均值為23.67×104CFU/g,施肥后最大可達(dá)27×104CFU/g左右,與初始值相比增加了26.09%,對照處理和復(fù)合肥處理的放線菌數(shù)量變化較小,基本在22～24×104CFU/g范圍內(nèi),且低于沼液處理的數(shù)量。 3)對土壤細(xì)菌的DGGE圖譜分析得出細(xì)菌主要由27類菌種構(gòu)成,多樣性指數(shù)(Dsh)為4.16。沼液施肥后DGGE圖譜的條帶清晰、明亮,但條帶數(shù)有所減少,說明沼液施肥降低了土壤中細(xì)菌的種類；土壤真菌DGGE圖譜中主要的條帶共計(jì)13條,較清晰明亮,且多數(shù)屬于共同條帶,特異性條帶較少,沼液對土壤真菌的影響較細(xì)菌影響小。 (3)沼液施肥機(jī)的設(shè)計(jì) 提出沼液施肥機(jī)總體方案為拖拉機(jī)牽引沼液罐車提供前進(jìn)和轉(zhuǎn)彎動(dòng)力,施肥機(jī)具懸掛在沼液罐車后面進(jìn)行施肥和其他作業(yè)。并針對沼液黏度大、易堵塞等問題,設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)子防堵型分配器,對其原理和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。
【學(xué)位單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2013
【中圖分類】：S158;S216.4
【文章目錄】：
目錄
CONTENTS
摘要
Abstract
1 引言
    1.1 研究背景
    1.2 研究目的和意義
    1.3 國內(nèi)外沼肥研究概況
        1.3.1 國內(nèi)沼肥研究概況
        1.3.2 國外沼肥研究進(jìn)展
    1.4 沼肥應(yīng)用存在的問題及發(fā)展前景
        1.4.1 存在的問題
        1.4.2 發(fā)展前景
    1.5 課題來源、主要研究內(nèi)容
        1.5.1 課題來源
        1.5.2 主要研究內(nèi)容
        1.5.3 研究技術(shù)路線
2 材料與方法
    2.1 抑菌試驗(yàn)材料
        2.1.1 菌種來源
        2.1.2 試劑及培養(yǎng)基
        2.1.3 抑菌試驗(yàn)方法
        2.1.4 沼液微生物的分離與純化
        2.1.5 平皿對峙培養(yǎng)與掃描電鏡觀察
        2.1.6 菌株的分子生物學(xué)鑒定
        2.1.7 PCR擴(kuò)增
        2.1.8 試驗(yàn)儀器與試劑
    2.2 土壤理化性質(zhì)的測定內(nèi)容及方法
        2.2.1 有機(jī)質(zhì)的測定
        2.2.2 土壤氮的測定
        2.2.3 土壤磷的測定
        2.2.4 土壤鉀的測定
        2.2.5 土壤pH的測定
    2.3 土壤微生物量的計(jì)數(shù)與分析
    2.4 土壤微生物多樣性分析
        2.4.1 土壤微生物總DNA的提取與純化
        2.4.2 PCR擴(kuò)增
        2.4.3 DGGE電泳
3 沼液抑菌試驗(yàn)研究
    3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
        3.1.1 菌種的活化
        3.1.2 沼液的處理
    3.2 結(jié)果分析與討論
        3.2.1 不同濃度沼液的抑菌作用
        3.2.2 沼液不同處理的抑菌作用
        3.2.3 沼液中菌種的篩選與純化
        3.2.4 對峙試驗(yàn)與掃描電鏡
        3.2.5 菌株的分子生物學(xué)鑒定
        3.2.6 沼液中細(xì)菌的抑菌作用
        3.2.7 細(xì)菌的分子學(xué)鑒定
    3.3 小結(jié)
4 沼液施肥對土壤肥力的影響
    4.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
        4.1.1 試驗(yàn)方案
        4.1.2 沼液的肥力特性
        4.1.3 土壤樣品采集與處理
    4.2 結(jié)果分析與討論
        4.2.1 沼液施肥對土壤pH的影響
        4.2.2 沼液施肥對土壤中氮含量的影響
        4.2.3 沼液施肥對土壤磷含量的影響
        4.2.4 沼液施肥對土壤鉀含量的影響
        4.2.5 沼液施肥對土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響
    4.3 小結(jié)
5 沼液施肥對土壤微生物的影響
    5.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
        5.1.1 土樣處理
        5.1.2 培養(yǎng)基選擇
        5.1.3 培養(yǎng)方法
    5.2 結(jié)果分析與討論
        5.2.1 沼液施肥對土壤微生物數(shù)量的影響
        5.2.2 沼液施肥對土壤微生物多樣性的影響
    5.3 小結(jié)
6 沼液暗灌施肥機(jī)的設(shè)計(jì)
    6.1 整機(jī)設(shè)計(jì)方案
        6.1.1 設(shè)計(jì)原則
        6.1.2 設(shè)計(jì)方案
    6.2 關(guān)鍵部件分配器的結(jié)構(gòu)與原理
    6.3 小結(jié)
7 結(jié)論及建議
    7.1 結(jié)論
    7.2 建議
8 特色與創(chuàng)新
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2890952