秸秆的微生物处理处置及强化技术研究进展

孙丽娜, 马欣雨, 刘克斌, 郑学昊, 张鸿龄, 荣璐阁

(沈阳大学 a. 区域污染环境生态修复教育部重点实验室, b. 环境学院, 辽宁 沈阳 110044)

1 秸秆资源概述

我国是农业大国,2016年粮食产量达到6.16×108t,其中谷物占83.49%,高产的背后,意味着大量秸秆类农业固体废弃物的产生.秸秆固废问题是全球性问题,有报道指出全球每年秸秆产生总量约为70×108t[1],根据我国农业部统计,2015年我国主要农作物秸秆年产量居世界第一位,已经超过了9×108t[2].我国不同种类秸秆年产量占总秸秆产量比例如图1所示[3],其中玉米、水稻、小麦3者总量之和所占比例为总产量的86%.在空间分布上如图2所示[3],其中55%以上的秸秆集中在我国的中东部地区,如河南、四川、山东等省份,而西北地区的秸秆分布量较少[4].总体来说,我国秸秆分布的主要特点是中东部地区较集中,沿海和西部地区较少,秸秆的种类与数量也存在较大差异,而且农作物品种和产地不同,各组分的含量也存在着一些差异,秸秆中的难降解物质主要为木质纤维素类物质包括纤维素、半纤维素和木质素等,由于木质纤维素类物质分子量高,且具有相对稳定的分子结构,在自然环境中很难降解.目前由于技术缺乏造成秸秆资源利用乏力进而导致严重的环境压力,秸秆处置问题是我国乃至世界面临的难题,因此应继续开发秸秆利用技术对秸秆进行处置或利用[5].

图1 我国秸秆组成Fig.1 The composition of crop straw in China

图2我国秸秆分布
Fig.2 The distribution of crop straw in China

2 秸秆资源利用现状

秸秆是放错位的资源,早年间就已出现秸秆资源化技术,例如秸秆沼气、堆肥及用作工业原料等.但大部分秸秆由于耕作者在实际生产中赶农时、抢播种的原因,处理方式主要为就地集中焚烧[6],在东北等地区其主要是被用作冬季取暖的燃料.秸秆燃烧产生了大量烟雾和细微灰尘,其中包含苯并芘、二噁英等有害致癌物质,严重影响了空气质量,进而威胁人体健康.近年来,关于禁止焚烧秸秆的法律法规相继出台,过去的技术由于地域气候的限制和可处理量低等原因,已不适合对大量秸秆进行生态化处理.目前对于农业秸秆无害化处理的技术较为缺乏,前人对秸秆的研究主要集中在秸秆资源化的研究上.

2.1 物理化学技术处理及其应用

(1) 用作畜牧饲料.随着我国畜牧业的快速发展,饲料资源短缺问题日益凸显,并逐渐成为畜禽养殖过程中急需改善或解决的核心问题.秸秆机械化粉碎后经腐化处理,加工成块状或粒状,制成饲料[7],在一定程度上缓解了饲料资源短缺的压力.但不同部位的秸秆营养价值不同,例如,在玉米秸秆中,叶、苞叶和茎髓的营养价值优于其他部位[8].

(2) 制备化工产品.秸秆通过处理、水解、发酵等过程可制备工业乙醇和生物乙醇等.近年来,由于我国各大能源消费量增加,新的产能技术研究等相关投入不断加大,秸秆制备生物乙醇技术由于制备材料廉价易得,受到了众多研究者的关注,但其生产过程较为复杂,目前使用秸秆制备乙醇是国内外研究的热门领域[9].微波加热的原理是物体吸收微波能,使物体内部偶极分子做连续高频往复运动,经加热而运动的分子间相互碰撞产生大量摩擦热量,微波能被转换成了热能,秸秆在微波处理过程中,纤维素分子间连接的氢键发生部分断裂,生成的粉末没有胀润性[10].经微波预处理过的纤维素,其反应活性和可及性明显增加,故微波处理能够有效提高基质浓度,得到较高浓度的糖化液,处理时间短,操作简单[11].对秸秆进行微波辐射能够促进秸秆降解,有研究报道在辐照功率700 W条件下处理6 min,原料中的纤维素降解率可达到93.76%,产糖率可达到37.68%[12].

另外,随着生物质固体废物的增多和目前土壤污染问题的日益严峻,实现生物质资源的合理利用已成为当前学者的研究热点,催化热解被认为是改变生物质热解条件及热解产物分布和性质的最有效办法.秸秆热裂解的原理在于高温使秸秆中木质素结晶度降低,从而达到提高秸秆消化率、利用率的目的[13].近年来,有许多研究者利用秸秆高温热解、裂解方式制备生物炭,由于其具有造价低廉、制备技术简单的特点,在活性炭市场有较大的发展空间.郭平利用秸秆在550 ℃条件下制备的生物炭达到最优吸附性能[14],有研究已经验证了生物质制备的生物炭在向土壤中施加后可以改善土质,进而促进植物生长[15].杨建成等借助催化剂对高粱秸秆进行双热解处理(热解+裂解),发现高温2段热裂解能够有效地促进焦油裂解重整,显著增加H2产率[16].

2.2 生物技术处理及其应用

(1) 沼气制备.秸秆制备沼气技术曾在我国南方及西部地区进行过较广泛的推广,在东北地区因为地域、气候等原因,微生物发酵效率较低.较新的科研成果表明,其制沼气处理单元和辅助单元加剧了全球变暖趋势,而且在发酵过程中伴随电力消耗及有机副产品的产生,实际产生的净效益较低[17].

(2) 用做食用菌基质.将农作物秸秆粉碎用作养殖食用菌基质是一项新型食品方面相关技术.有研究者用棉花秸秆分别选香菇和平菇供接种培养,发现两菌种均能够降低培养基中的纤维素成分,提高粗蛋白含量和干物质消化率[18],此类研究也为真菌消化秸秆纤维素提供思路.宋海燕在实验中发现,用油菜秸秆栽培食用菌金针菇,实验中菌丝生长良好、快速,而且出菇率和产量均较理想,并且利用油菜秸秆作为原材料,价格合理、生产周期相对较短,具有一定经济效益[19].此类应用虽然是秸秆资源化的一项重要举措,但使用量小,无法成为主要的秸秆消耗方法.

(3) 秸秆腐熟堆肥.秸秆用作肥料具有腐熟周期短、产量高等优点,相对于物理和化学应用节省人力物力、安全环保,且成本较低[20],秸秆中有机物质腐殖化后,其中的微量元素、有机物以及速效N、P、C还能够回归土壤、增加土壤肥力、避免二次污染,符合绿色环境发展要求[6].其主要问题在于操作条件较为严格且纤维素降解率低[21],但这种利用微生物降解秸秆是未来秸秆无害化处理的一个重要研究思路.

3 秸秆微生物降解

通过对比上述技术可以发现,物化技术对秸秆降解的环境要求较为苛刻,需要耗费一定的人力物力,且成本较高,并且有些方法还伴随着大量副产品的产生,破坏土壤中的部分有机质,随之而来的是农产品质量严重下降.上述问题使国家和社会越来越重视农作物秸秆的处理,秸秆还田的重要性逐渐体现出来.而生物应用的主要问题在于秸秆的消耗量较小,不适合大面积秸秆的综合处理.近年来微生物秸秆降解技术在国内外被广泛报道,环境中的微生物具有分布广泛、种类繁多、数量巨大、功能多样等特点,因此,利用微生物处理农作物秸秆后再还田,不仅使农作物秸秆中的纤维素、半纤维素分解为可溶性的糖类,秸秆中的木质素经过微生物降解后,大大提高了秸秆消化率[22],而且将分解后的糖类、有机物质等继续还田有利于提高土壤质量,符合绿色可持续发展理念,逐渐成为秸秆生态处理的研究前沿.

3.1 秸秆降解菌种类

由于秸秆主要组成物质分子量大且质地细密,微生物难以通过胞吞的方式将其转移至细胞膜内进而进行代谢,所以秸秆一般被微生物胞外分泌的纤维素酶氧化分解,目前被发现可以降解纤维素类物质的微生物有细菌和真菌[23].细菌包括:芽孢杆菌(Bacillus)[24]、纤维杆菌(Cellulomonus)、梭状芽孢杆菌(Clostridium)[25]、噬纤维菌(Cytophaga),热杆菌(Caldibacillus)[26],生孢嗜纤维菌(Sporacytophga) 等[27].真菌包括:木霉(Trichderma),青霉(Penicillium),毛壳霉(Chaetomium)、曲霉(Aspergillus)、根霉(Rhizopus)、草酸青霉(Penicillium)、白腐真菌(Phanerochaete)和康氏木酶(Trichodermakoniggi)等[28],它们被应用于工业酶的生产中,促进纤维素降解,以提高纤维素类物质的资源转化率.

3.2 秸秆微生物降解机理

秸秆组成中主要含有纤维素、半纤维素、木质素和少量脂肪、蛋白质、醛、酮、醇类、有机酸等[29].其中,半纤维素和木质素通过共价键连结成网状结构,将纤维素包裹起来,要降解纤维素就要先打破由半纤维素和木质素组成的“保护网”,需要不同的酶系,下文将分别对纤维素、木质素和半纤维素的降解酶学机理进行说明.

(1) 纤维素的结构及生物降解.纤维素是由多个葡萄糖分子通过β-1,4-糖苷键连接而成的直链高分子化合物,具有结构致密、排列有序等特点[30].在植物细胞壁中,纤维素以分子丝形式存在,包埋于半纤维素和木质素形成的网状结构中,因而具有不溶于水且无还原性的稳定化学性质,也很难发生水解反应,只有在催化剂的作用下,水解反应才显著进行.可见其降解是极其困难的.

纤维素的降解是CX酶(内切型葡聚糖酶),C1酶(外切型葡聚糖酶)和Ch酶(β-葡萄糖昔酶)等酶协同作用的结果[31],内切葡聚糖酶的主要作用是为外切葡萄糖酶及β-葡萄糖苷酶创造酶切位点,通过随机水解β-1,4-糖苷键过程中截断长链纤维素分子,同时暴露出大量带有非还原性末端的小分子纤维素,随后外切葡聚糖酶作用于这些纤维素线状分子末端,切下纤维二糖分子,再由β-葡萄糖苷酶将其水解成葡萄糖分子[32].

(2) 半纤维素的结构及生物降解.半纤维素是秸秆木质纤维素中的第2大成分,广泛存在于植物中,含量略少于纤维素,在单子叶植物的叶中含量尤其高,可达80%～85%[33].半纤维素的结构极其复杂,是植物细胞壁的重要组成部分,它是由五碳糖,六碳糖等几种不同类型的单糖构成的异质多聚体,包括木糖、半乳糖和阿拉伯糖等,其单糖之间通过共价键、氢键、醚键和脂键相连接,它们与壁酶、纤维素、果胶伸展蛋白等其他结构蛋白构成具有一定硬度和弹性的植物细胞壁.同时,半纤维素将纤维素连成微纤丝,并将其与木质素相连,为细胞壁结构强度提供了复杂的网络连接,因而呈现较稳定的化学结构[34].

自然界中半纤维素分解较快,纤维素的分解一般发生在已经有较多的半纤维素被分解以后.但从最终的分解程度上来看,纤维素分解较彻底,而半纤维素则往往会残留一些抵抗性的难分解部分.原因在于大部分具有降解纤维素能力的微生物,一般都能够分解半纤维素,并且其胞外酶活性较高[35],但是具有降解半纤维素能力的微生物则不一定能够降解纤维素,这就是导致纤维素以及半纤维素降解速度和效果不同的原因.半纤维素降解菌中,极具代表性的有:纤维单胞菌、黑曲霉、焦曲霉、烟色曲霉、绿色木霉等[36];张丽霞[37]将筛选出的黑曲霉、青霉、木霉与黄孢原毛平革菌组合,测定纤维素、半纤维素、木质素的降解率分别为29.60%、12.02%、29.10%.

(3) 木质素的结构及生物降解.木质素是由聚合的芳香醇构成的物质,主要表现为木质组织中的胶质作用,并通过与纤维素、半纤维素形成交织网状结构来硬化细胞壁,起到抗压作用[38].在对秸秆的结构进一步进行研究分析以后,人们发现导致秸秆难降解的主要原因是木质素与半纤维素之间形成的天然屏障难以被打破,促使纤维素酶等不易与纤维素分子接触[39].

参与木质素降解的酶系主要有3种:木质素过氧化物酶(LiP)、锰过氧化物酶(MnP)和漆酶(Lac),其中木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶都是血红素糖蛋白,降解木质素的同时均需要过氧化氢存在.木质素的完全降解过程是真菌、细菌、放线菌以及相关微生物菌群共同作用的结果,在能够降解木质素的微生物中,真菌起着重要的作用,其中降解木质素的酶系产生菌主要为白腐真菌[40],白腐真菌能够将木质素分解为CO2和水,细菌和放线菌起协同作用,部分地改变木质素分子结构,如脱甲基作用,木腐菌是木质素降解研究的热点,研究较多的有软腐细菌、裂褶菌、变色真菌、软腐真菌、褐腐菌[41].李红亚等从牛粪中筛选出了长势强,分泌酶活性高的产芽孢的木质素降解菌MN-8,通过玉米秸秆堆积发酵16 d后,木质素降解率达到24%[42].刘云鹏等研究了白腐菌和裂褶菌对玉米秸秆中木质素的降解机制及降解产物,通过GC/MS结果表明,玉米秸秆中的木质素降解过程生成了小分子芳香醇、葡萄糖等[43].

4 强化微生物降解措施

4.1 酸碱处理法

秸秆直接还田不但腐化时间较长,而且破坏土壤性质,影响下一季作物生长,在作物秸秆还田之前进行酸碱预处理,可以在断开木质素与半纤维素之间共价键的同时增大秸秆表面粗糙度,降低纤维素分子间结晶度,增大纤维素与酶的接触面积,提高纤维素类物质降解速率[44].张珺穜[45]认为秸秆酸化处理还可以影响秸秆腐解与养分的释放,在硝酸和硫酸2种预处理方式的对照实验中,通过对比各预处理方式下的玉米秸秆腐解速率和释放的N、P、K元素含量最终收到在酸化预处理下秸秆降解速率达91.68%的良好效果,培养300 d,在结束时发现酸化处理后的秸秆比对照组多释放了7.73%的钾和6.34%的磷.可见玉米秸秆在机械还田前进行适当酸化处理可促进其腐解,提高养分释放速率,但具体田间操作及表现仍需具体问题具体分析.张典典等使用CaO2对秸秆进行预处理后调节温度等其他条件,最终秸秆木质素降解率有较大提高,最高可达65.18%[46].在余坤等的实验中,对秸秆进行氨化预处理后进行翻压还田,经过210d,秸秆残留量为48.46%,较未处理时降低了24.31%[47],在酸碱预处理的对比研究中,研究者们更倾向于使用碱类溶液对秸秆进行处理,原因在于碱的腐蚀性较酸表现更弱,所需的条件也更易于实现[48].

4.2 深度强化微生物降解手段

(1) 添加营养物质.在秸秆微生物降解的过程中往往需要另外添加营养物质来强化降解效果,添加营养物质在强化菌群修复场地污染过程中也有较为广泛的应用[49],其中营养物质包括:碳源、氮源、无机盐等生长因子.

以木质素为例,其在土壤中不能作为微生物的碳源被直接代谢[50],需要通过施加调控因子刺激土壤微生物释放酶以共代谢的方式来促进木质素的降解,碳源物质通过微生物的分解利用,为其生长发育提供碳架来源,和生命活动中的能量,促进木质纤维素类物质的转化,常用的微生物碳源物质有:糖类、醇类、脂类、有机酸等.另外,氮素也是秸秆在田间降解的重要因素之一,氮素不足,微生物对还填的秸秆降解缓慢,且微生物在缓慢降解秸秆的过程中同作物争夺土壤中原有的有效氮,造成土壤贫瘠,不利于作物生长发育.在杨小丽的实验中添加硫酸铵、尿素组成的有机无机复合氮源,结果发现当氮源补加量为15 g·L-1时,秸秆降解率达到最大值,相当于每kg秸秆补充11.6 g的氮素[28].在国外报道的秸秆堆肥发酵工程应用中,也有使用尿素以促进秸秆发酵的案例[51].

(2) 添加表面活性剂.添加表面活性剂可促进秸秆类纤维素降解的机理在于可促进微生物分泌有效降解酶,增强降解菌基因表达等[52],而且某些表面活性剂还可以增加生物膜的通透性,加速蛋白质类物质跨膜运输速度,此类行为皆可加速微生物分泌降解酶.可达到上述目标的表面活性剂主要以生物表面活性剂为主,刑军[53]的研究发现,大豆磷脂、PEG20000、甜菜碱等表面活性剂对纤维素降解酶和小麦秸秆干物质降解率都有一定提高,在孟杰等[54]的实验中,向玉米秸秆降解体系中加入不同种类的生物菌剂,改善了堆肥环境,提高了纤维素酶解产糖量,进而证明生物表面活性剂的加入在玉米秸秆微生物降解的过程中起重要的增效作用.除此之外,用一些表面活性剂对秸秆进行预处理也可以加速木质素的去除[55].表面活性剂强化生物降解的优点在于表面活性剂可生物降解,一些表面活性剂即使施加于土壤中也不会对土壤造成二次污染,为未来强化秸秆菌剂原位降解处理提供思路.

5 展 望

(1) 目前已经发现了很多微生物菌剂对秸秆具有很好的降解作用,并且秸秆降解菌工程选育方法也日渐成熟,速腐菌剂的制备也得到完善,现阶段应加强不同菌剂的最有效配施比例研究.

(2) 目前有关木质纤维素降解菌存在菌种酶活性不高,降解能力不强等问题,且大部分是以纯培养方法分离和筛选或者只是几种菌的简单组合,因此,专性高效纤维素降解菌的选育还有待进一步研究.

(3) 秸秆微生物降解过程不仅限于依赖原始的现存的微生物,未来还应将研究重点放在基因工程手段与分子生物学手段相结合上,构建酶活性高且遗传稳定的突变体菌株.

(4) 秸秆快速降解是一项长期而重大的工程,秸秆还田还存在着很多困难,还应继续探索,如何提高降解效率,如何延长秸秆降解菌复合菌剂的保质期等问题都将是下一步努力的方向.

(5) 为推广秸秆腐熟剂的大面积使用,还需进一步做关于腐熟剂对土壤影响及对下茬作物的影响等相关方面研究.

参考文献:

[ 1 ] 耿丽平. 秸秆还田土壤中高效纤维素分解菌的筛选、鉴定及其生物效应研究[D]. 北京:河北农业大学, 2012.

GENG L P. Isolation of cellulose-decomposing bacteria in soil with long-term straw returning and study on the biological effects[D]. Beijing: Hebei Agricultural University, 2012.

[ 2 ] 我国每年秸秆产量有9亿吨利用不到四成[EB/OL]. (2017-06-02)[2017-11-12]. http:∥www.sohu.com/a/145506749_488938.

China's annual straw production is 900 million tons while the utilization is less than 40%[EB/OL]. (2017-06-02)[2017-11-12]. http:∥www.sohu.com/a/145506749_488938.

[ 3 ] 颜廷武,张童朝,何可,等. 农业废弃物资源化利用的农民决策行为研究:以秸秆还田为例[C]∥ 2016中国环境科学学会学术年会, 2016.

YAN T W,ZHANG T C,HE K,et al. Study on farmers’ decision-making behavior of agricultural waste utilization: taking straw to field as an example[C]∥2016 China Society of Environmental Sciences Academic Annual Meeting, 2016.

[ 4 ] 殷中伟. 秸秆纤维素高效降解菌株的筛选及对降解效果初步研究[D]. 北京:中国农业科学院, 2010.

YIN Z W. Screening,identification of high effective straw cellulose-degrading strains and their effects one crop straw degradation[D]. Beijing: Chinese Academy of Agricultural Sciences, 2010.

[ 5 ] 郭冬生,黄春红. 近10年来中国农作物秸秆资源量的时空分布与利用模式[J]. 西南农业学报, 2016,29(4):948-954.

GUO D S,HUANG C H. Spatial and temporal distribution of crop straw resources in past 10 years in China and its use pattern[J]. Southwest China Journal of Agricultural Sciences, 2016,29(4):948-954.

[ 6 ] 张建峰. 东北地区秸秆降解工程菌的选育及速腐菌剂的研制[D]. 长春:吉林农业大学, 2012.

ZHANG J F. Breeding of engineering bacteria and developing of speed rot agents using for straw degradation in northeast China[D]. Changchun: Jilin Agricultural University, 2012.

[ 7 ] 杨晓迪. 秸秆饲料的现状及发展前景[J]. 畜牧兽医科技信息, 2015(10):118-119.

YANG X D. The present situation and development prospect of straw feed[J]. Chinese Journal of Animal Husbandry and Veterinary Medicine, 2015(10):118-119.

[ 8 ] 李红宇. 玉米秸秆营养价值评定及其发酵饲料的研究[D]. 哈尔滨:东北农业大学, 2014.

LI H Y. Nutritional estimation of corn straw and its application as substrate for fermentation feed[D]. Harbin: Northeast Agricultural University, 2014.

[ 9 ] BINOD P,SINDHU R,SINGHANIA R,et al. Bioethanol production from rice straw: an overview[J]. Bioresource Technology, 2010,101(13):4767-4774.

[10] WU H,DAI X,ZHOU S L,et al. Ultrasound-assisted alkaline pretreatment for enhancing the enzymatic hydrolysis of rice straw by using the heat energy dissipated from ultrasonication[J]. Bioresource Technology, 2017,241:70-74.

[11] 刘海臣. 稻草秸秆同步糖化发酵制备纤维素乙醇的研究[D]. 北京:中国矿业大学, 2010.

LIU H C. Investigation on the production of cellulose ethanol from rice straw by simultaneous saccharification and fermentation[D]. Beijing: China University of Mining Technology, 2010.

[12] 雷韬. 油菜秸秆发酵生产生物乙醇的工艺研究[D]. 郑州:河南农业大学, 2015.

LEI T. Study on key problems in bioethanol conversation from lignocellulose[D]. Zhengzhou: Henan Agricultural University, 2015.

[13] 潘根兴,李恋卿,刘晓雨,等. 热裂解生物质炭产业化:秸秆禁烧与绿色农业新途径[J]. 科技导报, 2015,33(13):92-101.

PAN G X,LI L Q,LIU X Y,et al. Industrialization of biochar from niomass pyrosis: a new option for straw burning ban and green agriculture of China[J]. Science and Technology Review, 2015,33(13):92-101.

[14] 郭平,王观竹,许梦,等. 不同热解温度下生物质废弃物制备的生物质炭组成及结构特征[J]. 吉林大学学报(理学版), 2014(4):855-860.

GUO P,WANG G Z,XU M,et al. Structure and composition characteristics of biochars derived from biomass wastes at different pyrolysis temperatures[J]. Journal of Jilin University (Science Edition), 2014(4):855-860.

[15] 林静雯,吴丹,孙丽娜,等. 牛粪生物炭吸附水中NH+4的影响因素及特性[J]. 沈阳大学学报(自然科学版), 2016,28(3):186-190.

LIN J W,WU D,SUN L N,et al. Characteristics ammonia nitrogen adsorption onto biochars derived from dairy manure and its influencing factors[J]. Journal of Shenyang University (Natural Science), 2016,28(3):186-190.

[16] 杨建成. 秸秆快速热解制备生物质油气及生物气甲烷化研究[D]. 北京:北京化工大学, 2016.

YANG J C. Rapid pyrolysis of straw for bio-oil/gas and methanation of bio-gas[D]. Beijing: Beijing University of Chemical Technology, 2016.

[17] 王俏丽. 秸秆制沼气过程生命周期评价及其敏感性分析[D]. 杭州:浙江大学, 2015.

WANG Q L. Life cycle assessment on straw biogas project and its sensitivity analysis[D]. Hangzhou:Zhejiang University, 2015.

[18] 热沙来提汗·买买提,热娜古丽·木沙,等. 食用担子菌接种对棉花秸秆消化性改善效果研究[J]. 新疆农业科学, 2012,49(10):1914-1919.

MAIMAITI R,MUSHA R,et al. Improvement effect of edible basidiomycete inoculation on the digestibility of cotton stalk[J]. Xinjiang Agricultural Science, 2012,49(10):1914-1919.

[19] 宋海燕,胡殿明. 油菜秸秆栽培食用菌研究综述[J]. 生物灾害科学, 2015(4):277-283.

SONG H Y,HU D M. Studies on edible fungi cultivation based on oilseed rape straw[J]. Biological Disaster Science, 2015(4):277-283.

[20] 毕于运. 秸秆资源评价与利用研究[D]. 北京:中国农业大学, 2010.

BI Y Y. Study on straw resources evaluation and utilization in China[D]. Beijing: China Agricultural University, 2010.

[21] 姜荣鹏. 秸秆禁烧与秸秆处理处置问题研究[D]. 济南:山东大学, 2013.

JIANG R P. Research on theproblem of straw disposal[D]. Jinan: Shandong University, 2013.

[22] 陈昕,姜成浩,罗安程. 秸秆微生物降解机理研究[J].安徽农业科学, 2013(23):9728-9731.

CHEN X,JIANG C H,LUO A C. Study on the microbial degradation mechanism of straw[J]. Journal of Anhui Agriculture, 2013(23):9728-9731.

[23] 辛银川. 高效降解秸秆菌株配伍筛选及菌剂制备[D]. 郑州:郑州大学, 2011.

XIN Y C. Straw degrading strain combination selection and preparation of agents[D]. Zhengzhou: Zhengzhou University, 2011.

[24] MAAS R H W,BAKKER R,MICKEL J L A,et al. Lactic acid production from lime-treated wheat straw by Bacillus coagulans : neutralization of acid by fed-batch addition of alkaline substrate[J]. Applied Microbiology & Biotechnology, 2008,78(5):751-758.

[25] LIN Y S,WANG J,WANG X M,et al. Optimization of butanol production from corn straw hydrolysate by Clostridium acetobutylicum using response surface method[J]. Chinese Science Bulletin, 2011,56(14):1422-1428.

[26] PENG X,BÖRNER R A,NGES I A,et al. Impact of bioaugmentation on biochemical methane potential for wheat straw with addition of Clostridium cellulolyticum[J]. Bioresource Technology, 2014,152(1):567.

[27] 张建峰. 东北地区秸秆降解工程菌的选育及速腐菌剂的研制[D]. 长春:吉林农业大学, 2012.

ZHANG J F. Breeding of engineering bacteria and developing of speed rot agents using for straw degradation in northeast China[D]. Changchun: Jilin Agricultural University, 2012.

[28] 刘爽. 中低温秸秆降解菌的筛选及其秸秆降解效果研究[D]. 北京:中国农业科学院, 2011.

LIU S. Screening of straw degradation strains under medium-low temperature and their degradation effects on crop straw[D]. Beijing: Chinese Academy of Agricultural Sciences Dissertation, 2011.

[29] 刘保平,王宏燕,房红岩,等. 降解秸秆的细菌和放线菌的分离与筛选[J]. 东北农业大学学报, 2010,41(2):49-54.

LIU B P,WANG H Y,FANG H Y,et al. Study on microbial degradation of crop stalks[J]. Northeast Agriculture University, 2010,41(2):49-54.

[30] 张小梅,李单单,王禄山,等. 纤维素酶家族及其催化结构域分子改造的新进展[J]. 生物工程学报, 2013,29(4):422-433.

ZHANG X M,LI D D,WANG L S,et al. Molecular engineering of cellulase catalytic domain based on glycoside hydrolase family[J]. Chinese Journal of Biotechnology, 2013,29(4):422-433.

[31] 刘俊. 纤维素酶用于纤维改性及其相关机理的研究[D]. 天津:天津科技大学, 2012.

LIU J. Study on the application of cellulase for fiber modification and its mechanism[D]. Tianjin: Tianjin Technology University, 2012.

[32] 崔海丹. 耐高温纤维素酶的分子克隆及性质研究[D]. 长春:吉林大学, 2012.

CUI H D. Molecularcloning and characterization of thermophilic cellulase[D]. Changchun: Jilin University, 2012.

[33] 李赫龙. 作物秸秆木质素和半纤维素的分离纯化及结构表征[D]. 杨凌:西北农林科技大学, 2016.

LI H L. Isolation and strucrure characterization of lignin and hemicelluloses from crop straw[D]. Yangling: Northwest A&F University, 2016.

[34] 顾文杰,徐有权,徐培智,等. 酸性土壤中高效半纤维素降解菌的筛选与鉴定[J]. 微生物学报, 2012,52(10):1251-1259.

GU W J,XU Y Q,XU P Z,et al. Screening and identification of hemicellulose degrading microorganisms in acid soil[J]. Acta Microbiologica Sinica, 2012,52(10):1251-1259.

[35] 邱春生,孙力平. 木质纤维素类农业废弃物生物转化资源化研究进展[J]. 安徽农业科学, 2014(18),5928-5932.

QIU C S,SUN L P. Research progress on resource utilization of lignocellulose agricultural wastes based on biotransformation[J]. Journal of Anhui Agriculture Sciences, 2014(18):5928-5932.

[36] YUAN D,RAO K,RELUE P,et al. Fermrntation of biomass sugars to ethanol using native industrial yeast strains[J]. Bioresource Technology, 2011,102(3):3246-3253.

[37] 张丽霞. 纤维降解菌组合的筛选、优化及对玉米秸秆的降解效果[D]. 北京:中国农业科学院, 2014.

ZHANG L X. Study onscreening and optimizing of the combination of cellulolytic bacteria and the effect on the degradation of corn stalk[D]. Beijing: Chinese Academy of Agricultural Sciences, 2014.

[38] CAMARERO S,GALLETTI G C,MARTINEZ A T. Demonstration of in situ oxidative degradation of lignin side chains by two white-rot fungi using analytical pyrolysis of methylated wheat straw[J]. Rapid Communications in Mass Spectrometry, 2015,11(4):331-334.

[40] 曹玉娟,付聪. 利用白腐真菌降解木质素促进秸秆饲料化养畜[J]. 饲料与畜牧:新饲料, 2016(4):52-53.

CAO Y J,FU C. The use of white rot fungus to degrade lignin promotes straw feed[J]. Mycological Society of China Annual Meeting, 2016(4):52-53.

[41] 杨洋,范芳芳,卓睿,等. 白腐真菌木质素降解酶基因资源的挖掘利用及其表达调控[C]∥中国菌物学会学术年会, 2015.

YANG Y,FAN F F,ZHUO R,et al. White-rot fungi lignin degradation enzyme gene resource use and expression regulation of mining[C]∥Mycological Society of China Annual Meeting, 2015.

[42] 李红亚,李术娜,王树香,等. 产芽孢木质素降解菌MN-8的筛选及其对木质素的降解[J]. 中国农业科学, 2014,47(2):324-333.

LI H Y,LI S N,WANG S X,et al. Identificationof lignin-degradating bacillus MN-8 and its charateristics in degradation of maize straw lignin[J]. Scientia Agriculture Sinica, 2014,47(2):324-333.

[43] 刘云鹏. 裂褶菌对玉米秸秆木质纤维素的降解及应用研究[D]. 长春:吉林农业大学, 2017.

LIU Y P. Study on degradation and application of lignocellulose from corn straw by Schizophyllum commune[D]. Changchun: Jilin Agriculture University, 2017.

[44] SILANIKOVE N,LEVANON D. Inter-relationships between acidic and alkali treatments of cotton straw and wheat straw and their fibre chemical properties[J]. Journal of the Science of Food & Agriculture, 2010,38(2):117-124.

[45] 张珺穜,王婧,张莉,等. 理化预处理方式对玉米秸秆腐解与养分释放特征的影响[J]. 农业工程学报, 2016,32(23):226-232.

ZHANG J T,WANG J,ZHANG L,et al. Effect of physical pretreatment on decomposition and nutrient release characteristics of maize straw[J]. Transactions of the Chinese Society of Agriculture Engineering, 2016,32(23):226-232.

[46] 张典典,孙优善,郝韶华,等. CaO2预处理对小麦秸秆脱木质素效果的影响[J]. 河北工业大学学报, 2016,45(5):90-94.

ZHANG D D,SUN Y S,ZHANG L,et al. Effect of delignification of wheat straw pretreatment with CaO2[J]. Journal of Hebei University of Technology, 2016,45(5):90-94.

[47] 余坤,冯浩,赵英,等. 氨化秸秆还田加快秸秆分解提高冬小麦产量和水分利用效率[J]. 农业工程学报, 2015,31(19):103-111.

YU K,FENG H,ZHAO Y,et al. Ammoniated straw incorporation promoting straw decomposition and improving winter wheat yield and water use efficiency[J]. Transactions of the Chinese Society of Agriculture Engineering, 2015,31(19):103-111.

[48] WU H,DAI X,ZHOU S L. Ultrasound-assisted alkaline pretreatment for enhancing the enzymatic hydrolysis of rice straw by using the heat energy dissipated from ultrasonication[J]. Bioresource Technology, 2017,241:70-74.

[49] 郑学昊,孙丽娜,刘克斌,等. PAHs污染土壤生物修复技术及强化手段研究进展[J]. 沈阳大学学报(自然科学版), 2017,29(4):297-303.

ZHENG X H,SUN L N,LIU K B,et al. PAHs contaminated soil bioremediation technology: a review[J]. Journal of Shenyang University(Natural Science), 2017,29(4):297-303.

[50] 郑学昊,孙丽娜,王晓旭,等. 植物-微生物联合修复PAHs污染土壤的调控措施对比研究[J]. 生态环境学报, 2017,26(2):323-327.

ZHENG X H,SUN L N,WANG X X,et al. Compared with different regulation on phytoremediation-microorganism combined remediation PAHs contaminated soil[J]. Ecology and Environmental Sciences, 2017,26(2):323-327.

[51] SHUKLA L,SUMAN A. Syntrophic microbial system for ex-situ degradation of paddy straw at low temperature under controlled and natural environment[J]. Conference of Association of Microbiologists of India, 2016,4(2):30-37.

[52] 梁运姗. 不同介质环境中生物表面活性剂强化降解生物质的作用[D]. 长沙:湖南大学, 2011.

LIANG Y S. Biosurfactant-enhanced degradation of biomass indifferent media environment[D]. Changsha: Hunan University, 2011.

[53] 刑军,陈军,丁威. 不同表面活性剂对体外培养瘤胃微生物几种纤维降解酶活力和小麦秸秆降解的影响[J]. 新疆农业大学学报, 2013(6):478-483.

XING J,CHEN J,DING W. Effects of different surfactants on fiber degrading enzyme activity of ruminal microorganisms and degradability of wheat straw in vitro[J]. Journal of Xinjiang Agricultural University, 2013(6):478-483.

[54] 孟杰,王宏燕,李涛. 生物表面活性剂混合纤维素分解菌分解秸秆的研究[J]. 东北农业大学学报, 2011,42(2):97-103.

MENG J,WANG H Y,LI T,et al. Research of bio-surfactants and cellulose-decomposing bacteria mixture fertilizers in straw decomposition[J]. Northeast Agriculture University, 2011,42(2):97-103.

[55] CHANG K L,CHEN X M. Impact of surfactant type for ionic liquid pretreatment on enhancing delignification of rice straw[J]. Bioresource Technology, 2016,227:388.