毛乌素沙地土壤酶活及胞外多糖高产细菌筛选、结皮效应研究

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沙漠化是当前世界上一个重要的环境问题,它严重地影响和困扰着全人类的生存与社会的可持续发展。我国是世界上土地沙漠化危害最严重国家之一,沙漠化的防治尤为重要。生物结皮主要是细菌、藻类、地衣、苔藓等同土壤颗粒相互作用,在土壤表面发育形成的一层特殊表面结构,对防风固沙、区域生态环境变化以及物质能量交换都起到了很大作用。毛乌素沙地和沙坡头地区受沙漠化的影响均比较大,沙漠化防治工作开展的较早,区域内土壤生物结皮发育良好。本研究对毛乌素沙地土壤四种酶(土壤β葡萄糖苷酶、土壤脲酶、土壤碱性磷酸酶和土壤芳基硫酸酯酶)进行了测定,并对从毛乌素沙地和沙坡头地区分离到的细菌进行高产胞外多糖细菌的筛选,对筛选出的高产菌进行结皮效应研究。结果表明:1、植被对沙土的酶活有明显的影响。在植被覆盖下,0-5 cm层的土壤-β-葡萄糖苷酶活性均比流沙地高,在5 cm以下,植被对沙土酶活性的影响较小;而每层土壤芳基硫酸酯酶、土壤脲酶、土壤碱性磷酸酶的酶活性均比流沙地的酶活高。在同一植被和同一种植年代下,土壤-β-葡萄糖苷酶活性局部上没有表现出明显的随土壤深度的增加而减小的规律,但在整体上有随土壤深度的增加酶活减小的趋势;土壤芳基硫酸酯酶、土壤脲酶和土壤碱性磷酸酶均随土壤深度的增加酶活逐渐降低。在同一土壤深度、同一种植年代下,不同植被类型对土壤酶活均有一定的影响且主要表现为灌木>草地>乔木。在同一沙土深度、同一植被类型下,不同植被种植年代对沙土酶活大小具有一定的影响且主要表现为1960年最大,1985年或1990年次之。2、对从宁夏沙坡头和毛乌素沙地分离到的菌株初筛得到48株产胞外多糖的菌株,利用苯酚-浓硫酸法复筛出10株高产的胞外多糖菌株,分别为J3、J5、J7、J13、J16、24-1、2-3、28-19、27-20、38-19。其中胞外多糖产量最高的菌株为J3和24-1,胞外多糖产量分别为189.83μg/m L和193.17μg/m L。3、在耐碱性方面,10株菌均能在pH为7~9的条件下生长,部分菌株在pH10下也能生长;10株菌均属于耐碱性或嗜碱性微生物,且最适生长pH均在6~8的范围。在耐盐性方面,10株菌均有一定的耐盐性,均属于轻度或中度嗜盐微生物,其最适生长的盐浓度均为1%或5%。在形态方面,筛选到的10株高产胞外多糖菌株均为杆状菌,部分菌株表面有鞭毛,表面不光滑;J3、J5、38-19为革兰氏阴性菌,其余7株菌为革兰氏阳性菌。4、室内模拟试验表明,首先喷洒菌液具有明显的结皮效应,均能够形成9 mm以上的结皮,最厚的达到了13.21 mm;喷洒菌液形成的结皮的硬度明显增强,平均最大硬度为20.66 kg/cm~2。其次喷洒菌液形成的结皮具有一定的水分保持能力,持水性增强,渗水性降低。此外,喷洒到沙土上的细菌具有一定的生存能力,能够在沙土中存活且均为优势菌群。
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