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沙漠生物结皮微生物的筛选及其结皮作用探讨[工程论文]

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  • 用途: 硕士毕业论文 Master Thesis
  • 作者:上海论文网
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  • 论文字数:27588
  • 论文编号:el2022032119383223941
  • 日期:2022-03-21
  • 来源:上海论文网

林业工程论文哪里有?本研究从沙漠干旱土壤中分离出两株巨大芽孢杆菌(Bacillus megatherium),属于芽孢杆菌属(Bacillus)。它能够形成芽孢。据文献描述,巨大芽孢杆菌芽孢的抗辐射能力是 E.coli的 36 倍[79]。工业上多用于生产葡萄糖异构酶,同时它也是能够分解有机磷酸酯的一种细菌。在工业和农业方面有较多的应用[80-81],但应用于巨大芽孢杆菌促进生物结皮形成方面的研究鲜有报道。

第一章 绪论

1.1.4 国内外对于生物结皮的研究进展
结皮在防治土地荒漠化中的作用的研究始于 1990 年代,研究人员主要聚集在原中国科学院兰州沙漠研究所(现在该研究所更名为中国科学院寒区旱区环境与工程研究所)。在进入 21 世纪后,随着人们对沙漠生态环境的关注,特别是对沙尘气候和沙尘暴问题的关注,对沙漠土壤生物结皮的研究进入了一个新的时代,一个快速发展的时期。并已初步形成四个主要研究小组。其中,中国科学院寒区旱区环境工程研究所对沙漠生物结皮的水文特征及其对固沙植物的影响进行了研究[2,5,11,15,19];位于湖北武汉的水生生物研究所虽然不处于干旱地区,但仍然对土地荒漠化这一严重的问题进行了系统的研究,其的研究重点主要在于荒漠藻结皮的组成及其胶结机理和微观结构特征等[4,9,20-21]; 中国科学院新疆生态与地理研究所已经在古尔班通古特沙漠开展了有关当地沙漠中生物结皮的种类组成、分布特征以及环境特征等生物结皮特性的研究[8,56-61]。从中国的研究现状出发,研究人员紧密结合自身的专业优势和区域特点,对荒漠土壤生物结皮进行了深入研究,取得了明显的成果。人们对荒漠土壤生物结皮生态功能的了解已经有了长久的进步。
也有学者通过生物土壤结皮的外部形态将生物土壤结皮分为光滑、多皱、波状、尖塔状四种类型,表面糙度依次增加,组成物种和分布地区皆有不同[66]。光滑结皮表面平坦,厚度为 0-1 cm,多由蓝藻、绿藻与真菌组成,出现于蒸发量最高的极端干旱与干旱热沙漠中,也常见于被频繁干扰的地区;多皱结皮厚度在 1-3 cm 间,优势物种与光滑结皮相似,但含有少数的小块地衣与藓类,出现于蒸发量稍低的干旱热沙漠,与光滑结皮一样不出现于冬季冻结的地区。若是作为温和气候带某一演替阶段出现时,也可能由藓类或另一种丝状藻类占据优势;尖塔状结皮有明显突起,结皮生物与小石头还可成为顶端的盖帽,它的厚度可达5-15 cm,优势物种也是蓝藻,但地衣与苔藓覆盖能达到 40%,能存在于干旱与半干旱的冷沙漠中;波状结皮厚度为 3-5 cm,由地衣、藓类、厚毯状蓝藻占据优势,甚至能存活于更冷的半干旱冷凉沙漠与寒区荒漠中[67]。根据形态进行分类,更便于从物理角度分析生物结皮在水文过程中的作用[68],总而言之,对生物土壤结皮的分类方式可以根据研究者具体的研究需要进行选择。

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第二章 实验材料与方法

2.1 研究区概括及土壤取样
2.1.1 研究区概况
本研究的研究区域主要在宁夏回族自治区中卫市沙坡头地区的腾格里沙漠的东南部(36°31’N,110°08’E)。该地区年平均气温为 9.0 °C,极低温为-24.1 °C,极高温为 40.1 °C,年日照时间为 3,328 h,降水量为年平均为 213.1 毫米(1956-2016)年蒸发量 2918 毫米,年平均风速为 3.1 m/s,年平均沙尘暴天数为 64 d [50-51],多数沙丘为移动沙丘,部分区域经过治沙后形成固定沙丘,固定沙丘上覆盖有少量生物结皮,治沙林区中以灌木和乔木为主要植被,移动沙丘上无结皮形成,以沙生植物为主要植被如沙蒿,梭梭等。取样地点见图 2-1。

图 2-1 研究区位置图
图 2-1 研究区位置图

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第三章 结果与讨论

3.1 沙漠生物结皮微生物的分离筛选与鉴定
3.1.1 沙漠生物结皮形成微生物分离筛选
从沙漠结皮样品中分离出 631 株细菌,经过复筛后共筛选到可以形成生物结皮的菌株共计 27 株,保存并编号为 ZX1~ZX27。部分菌株划线分离结果如图 3-1。
随后对 ZX1~ZX27 进行再次复筛。分别将 ZX1~ZX27 菌液加入至沙子后,结果如下:(1)可以形成肉眼可见结皮,但形成结皮较易破碎,有 15 株菌。(2)可以形成肉眼可见结皮,且形成的结皮块可以用手拿起,结皮块不易破碎,有 2 株菌。(3)无法形成肉眼可见结皮,怀疑其形成结皮作用退化,共有 10 株菌。其实验结果如图 3-2 所示。

图 3-1 部分菌株分离结果
图 3-1 部分菌株分离结果

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3.2 ZX1 和 ZX16 的发酵优化
3.2.1 ZX1 的发酵优化
碳源筛选:如图 3-7 所示,在选择的 6 种碳源中,ZX1 菌株在以葡萄糖作为碳源时菌液浓度达到最大,其次为乳糖,ZX1 对可溶性淀粉利用率最低。因此确定 ZX1 所能利用最佳碳源为葡萄糖。

图 3-7 碳源对 ZX1 菌株的生长影响
图 3-7 碳源对 ZX1 菌株的生长影响

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第四章 结论

4.2 展望
本文对从宁夏中卫沙坡头地区的腾格尔沙漠的沙漠结皮中分离筛选出具有生物结皮形成作用的 ZX1 和 ZX16 菌株的生物结皮形成机制进行了初步的研究和探索,因受条件和时间的限制,本文还有以下工作尚未进行:
(1)对 ZX1 和 ZX16 进行代谢组学的研究,以此获得 ZX1 和 ZX16 的初级代谢产物和次级代谢产物并以此推断出 ZX1 和 ZX16 的生物结皮形成的机制。
(2)因为 ZX1 和 ZX16 鉴定结果均为巨大芽孢杆菌,有报道称巨大芽孢杆菌在回收贵重金属方面有着重要作用,并且可以降解土壤中难溶的含磷化合物,使之成为植物可以吸收的可溶磷,球形芽孢杆菌与巨大芽孢杆菌在混合培养时具有一定的固氮增效作用,非常适合制成微生物肥料,因此推断 ZX1 和 ZX16 或许具有一定的植物促进作用以及土壤改良作用,但目前尚未证实。
参考文献(略)

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