用于食用菌基料的秸秆预处理微生物菌剂的研究-硕士论文开题报告

类别：全日制硕士研究生硕士学位论文开题报告书论文题目：玉米秸秆预处理及食用菌基料化研究吉林农业大学研究生学院打印日期： 2015年7月13日 吉林农业大学关于研究生开题报告的规定开题报告：是指为阐述、审核和确定研究生学位论文题目而举行的报告会，是监督和保证研究生学位论文质量的重要措施，是研究生完成学位论文，保证论文质量的一种集体把关形式。通过开题报告，既有利于研究生在导师和学科组的共同指导下正确选题，又有利于学科有关人员了解研究生的选题情况，以便创造条件，更好地协助、导师完成论文指导工作，同时也便于研究生与导师及学科专业人员的学术交流。凡在我校申请硕士、博士学位者，必须进行开题报告。为规范和加强研究生开题报告工作，特作如下暂行规定：一、开题报告要求1首先完成文献综述：要求研究生对本学科及相关学科、专业领域的资料进行搜集、阅读和整理，获取全面而准确的文献体系后。硕士生阅读文献资料一般不少于20篇（其中需要有一定数量的外文资料）。经过归纳综合后独立撰写一篇不少于2000的文献综述，要求在开题报告前完成。2研究生应在导师的指导下，根据选题范围，在查阅文献、调查研究和理论分析的基础上，根据开题报告的内容写出开题报告，硕士生的开题报告在3000字左右，供参加开题报告会的专家审阅。3开题报告要公开进行，由学院统一安排，以学科为单位由学科带头人组织进行，开题报告会的日期及参加开题报告会的专家由学院或学科确定。在开题报告前1周，张贴海报，特别是博士生的开题报告。4开题报告要求专家人数不应少于5人（副教授以上职称）。要求有本学科全体导师、教师及全体研究生参加，也可邀请相关、相近专业人员参加。5开题报告采取报告和答辩相结合的方式进行，个人阐述时间，硕士生不少于15分钟。 6开题报告会应有纪录，并填写开题报告登记表，专家的建议和修改意见应具体、明确。专家审议开题报告，做出优、良、通过和未通过的结论。7开题报告封面及登记表统一在研究生学院网页下载并打印输出：教育管理系统个人用户。8开题报告通过者，根据与会专家提出的意见进行修改、补充和完善后，经导师、学科及院系同意后，在规定时间内（第3学期末）由学院研究生秘书统一收取，审核存档。文献综述经指导教师审阅签字后作为试卷保存，与开题报告合记1学分。 9开题报告一经通过，就应按计划进行论文试验工作。因特殊情况需变动时，必须重新开题，博士生在1年内，硕士生在半年内。10对开题报告没有通过的，要求在规定的时间内（半年内）重新作一次开题报告，仍未合格者；以及未能按期完成开题报告者，不得进入论文工作，将按中期考核的有关规定处理。二、开题报告时间研究生论文开题工作一般在第3学期末完成。因各种原因不能按期完成开题报告者，必须向学院及研究生学院提出推迟开题的书面申请，并注明预期开题时间。三、开题报告内容主要包括以下几方面：1阐述所选课题的来源和选题的依据。说明课题在理论和实践上的意义、价值以及国内外的研究现状；2说明选题的先进性和可预期的创造性成果；3课题研究的基本内容。本人对学位论文的构思、设想和见解；该课题达到的予期效果；4阐述研究工作的计划、确定的技术路线和实施方案，及拟采用的方法和手段；5可能遇到的困难和问题以及解决的方法和措施；6介绍阅读参考文献和外文资料情况；7学位论文所需工作量、所需经费和时间安排。玉米秸秆预处理及食用菌基料化研究一、选题来源及依据我国是一个农业大国，玉米是我国三大粮食作物之一，每年有7亿多吨玉米秸秆、玉米芯废弃物，居世界第一位，占世界秸秆总产量的20%30%,其中玉米秸秆占35%,小麦秸秆占21%,稻草占19%。相当于农田生物量的70或3.5亿吨标煤没有很好地利用，不是当做垃圾处理，就是当柴火烧掉，其中2亿吨被就地焚烧或在野外焚烧，对环境造成破坏，利用价值微乎其微。由于缺乏有效的处理手段，屡禁不止的秸秆就地焚烧问题日趋严重,造成了资源的浪费和环境污染,铁路、公路沿线、飞机场附近的秸秆焚烧还影响交通和航班的正常运行，要从根本上解决秸秆焚烧问题,必须为秸秆利用找到出路。平菇是我国大面积栽培的主要食用菌之一,具有丰富的营养价值和药用价值。由于平菇栽培普遍采用棉籽壳培养料,因此造成了棉籽壳供不应求,价格上涨。我国玉米种植面积十分广泛,有丰富的玉米秸资源。为充分利用这一资源,开辟利用农作物秸秆进行食用菌生产,促进农业生产的良性循环，本研究对玉米秸栽培平菇进行全面研究,以期为丰富的玉米秸资源的高效增值利用提供科学依据。玉米秸秆的主要成分是木质纤维(包括纤维素、半纤维素和木质素)。作为细胞壁的主要组成部分,木质纤维不仅为植物提供了必要的支撑而且塑造了植物的形状，玉米物秸秆组成复杂, 半纤维素和木质素通过共价键联结成网络结构,纤维素镶嵌其中，三者相互交联形成一个完整而紧密的结构。纤维素主要存在于植物的维管束组织中,它是由D-葡萄糖以糖以-1,4-葡萄糖苷键相联结而成的链状高分子化合物。在植物细胞壁中,纤维素分子聚集成纤维丝,包埋在半纤维素和木质素中,形成网状结构,性质非常稳定,不溶于水,无还原性,常温下不发生水解,在高温下水解也很慢,只有在催化剂存在下,纤维素的水解反应才显著进行。半纤维素是由不同类型的单糖构成的异质多聚体,这些糖包括木糖、阿伯糖、甘露糖和半乳糖等,其分子链比纤维素分子链要短,聚合度多数在200以下。单糖聚合体间分别以共价键、氢键、醚键和酯键连接,它们与伸展蛋白、其他结构蛋白、纤维素和果胶等构成具有一定硬度和弹性的细胞壁。半纤维素的平均聚合度较小,以致使它很难呈现线性,而是粉末状,这样就比纤维素更具备吸湿性和润胀性,所以较容易水解。木质素是聚合的芳香醇构成的一类物质,存在于木质组织中,位于纤维素、半纤维之间,作用是通过形成交织网状结构来硬化细胞壁,并起抗压作用。构成木质素的四种醇单体形成一种复杂酚类聚合物,其结构单元通过碳-碳键连接而成的三维空间高分子化合物,非常难于降解。木质素包围于管胞、导管及木纤维等纤维束细胞及厚壁细胞外，填充于纤维素构架中增强植物的机械强度,利于输导组织的水分运输和抵抗不良外界环境的侵袭,从而影响纤维素和木质素的水解。由于农作物秸秆在结构中含有生物化学上十分稳定的各种复杂结合形式,难于被一般微生物分解，因此人们不得不借助化学方法进行预处理。预处理的目的就是尽可能除去玉米秸秆中的木质素和半纤维素,降低纤维素的结晶度,增加玉米秸秆的孔隙率。一般来说,好的预处理工艺应该满足以下条件：(1)促进纤维素降解生成还原糖或有利于后面水解的进行;(2)避免碳水化合物的降解;(3)避免对水解和发酵有害的副产品的生成;(4)经济上可行。秸秆预处理方法很多,本研究拟采用生石灰进行碱法处理。碱法预处理是目前玉米秸秆预处理方法中备受关注的有效方法。其作用机理是利用OH使木质素醚键断裂,随着醚键的断裂木质纤维素的孔径会增大,木质素分子上的酸性部分在碱溶液中电离,可以促进木质素的溶解,进而除去木质素,并使半纤维素溶解,同时能削弱氢键和酯键,从而显著提高剩余的半纤维素和纤维素的反应活性。碱法预处理还能除去半纤维素的乙酞基等抑制性产物,提高微生物和酶的可及性。研究意义：玉米秸秆、玉米芯的利用开发是一项利国利民的高新技术，由于其资源丰富，在国内外正被广泛利用，引起国家政府高度重视，并逐步形成一门新型的工业化及农业化产业，缓解了资源与环境的压力。我国是粮食作物的主产区，利用玉米秸秆、玉米芯等农作物废弃物，不仅可以广泛种植食用菌，而且栽培用完的食用菌基质废料是一种优质的有机肥料， 完全可以当肥料利用，在提高农民收入，促进生态、绿色、高效农业的可持续发展上具有积极的意义。国内外研究现状：国内外秸秆预处理方法的研究主要集中在热液处理、电子辐射处理、臭氧氧化处理、石灰处理等，以及这几种方法与微生物处理方法的结合使用，另外蒸汽爆破和有机溶剂萃取结合对木质纤维素进行预处理是近年来研究比较多的方法。二、先进性及预期成果先进性：先进性在于突破玉米秸秆不易降解，难以利用的重大技术难题，减少秸秆焚烧造成的环境污染，变资源优势为产业优势，并建立良好的生态环境。为最终有效解决林木逐年减少和秸秆过剩的难题提供技术支持，该研究符合我国经济和社会发展需求，具有重要的经济和社会效益。预期成果：（1）利用石灰对玉米秸秆进行一定程度地降解，使得秸秆中的木质纤维素充分降解，为平菇生长提供充分营养；（2）在传统玉米芯栽培平菇的基础上进行技术和方法创新，用部分玉米秸秆替代玉米芯栽培平菇，提高平菇产量和营养价值；（3）通过对各因素水平进行平菇深层培养条件优化，选出最优的预处理条件和培养条件，提高平菇产量，以期实现秸秆的食用菌基料化，从而实现秸秆资源的高效利用。三、课题研究的基本内容（1）通过单因素试验来确定每种因素对平菇品质及产量的影响；（2）生石灰对玉米秸秆进行预处理；（3）秸秆不同程度的预处理在最佳工艺条件下对平菇品质和产量的影响 ；（4）降解的秸秆应用于食用菌基料的实验。四、课题研究的试验设计1、配方的设计：玉米芯成分：干玉米芯含水分8.7%，有机质91.3%，其中粗蛋白2.0%，粗脂肪0.7%，粗纤维28.2%，可溶性碳水化合物58.4%，粗灰分2.0%，钙0.1%，磷0.08%。玉米秸秆成分：含干物质88.8%，其中粗纤维33.4%，钙0.31%，磷0.1%，赖氨酸0.06%，蛋氨酸0.03%，胱氨酸0.03%。（1）玉米芯营养不如棉籽壳丰富，因此在利用玉米芯栽培平菇时，可在玉米芯中加入7%左右的麸皮，可提供丰富的营养。（2）尿素能补充氮源，但浓度很重要，最好不要超过0.5%，以防氮气杀死菌种。（3）过磷酸钙是一种弱水溶性的磷素化肥，它能补充磷、钙素的不足，同时能促进微生物的分解活动，有利于堆料的发酵腐熟，更是一种缓冲物质，具有改善培养料理化性状的作用。（4）石膏粉主要用于食用菌栽培营养添加剂，是栽培食用菌必不可少的辅料添加剂，添加后能稳定培养料的酸碱度，控制培养料后期酸度，提高食用菌的产量。（5）石灰粉在食用菌方面有很多用途，如场地的消毒杀菌、培养料的杀菌及酸碱度的调节，可增加钙质，提高食用菌的产量。（6）KH2 PO4不只是肥料更是重要的生长调节剂，特点有：无氯，盐指数低，能溶于水，富含磷钾养分，安全无毒；能缓冲酸碱变化，稳定PH值；能调节生长，使根系发达，茎杆粗厚，抗病强，抗逆性强。（7 ）MgSO4是培养食用菌基料必不可少的营养。 培养基配方：玉米秸杆(玉米芯)80%，麸皮7%，尿素0.5%，过磷酸钙2%，石膏粉2%，石灰2%-4%，KH2 PO4 0.2%, MgSO4 0.1%，水分达到65%以上。2、平菇栽培培养条件的优化：（1）不同秸秆用量对平菇菌丝生长和出菇的影响：分别以0、20%、40%、60%、80%、100%的玉米秸秆替代玉米芯；（2）不同粉碎粒度对平菇菌丝生长和出菇的影响：粉碎的粒度分别为40目、20目、1cm、1.5cm、3cm；（3）不同尿素含量对平菇菌丝生长和出菇的影响：尿素用量分别为0%、0.25%、0.5%、0.75%、1.0%、1.5%。3、秸秆预处理条件的优化：（1）不同石灰用量对平菇菌丝生长和平菇产量的影响：石灰用量分别为0%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%；（2）不同处理时间对平菇菌丝生长和平菇产量的影响：闷料时间分别为1d、2d、3d、4d、5d、6d、7d；（3）不同含水量对平菇菌丝生长和出菇的影响：含水量分别为60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%。4、技术路线： 玉米秸秆预处理 平菇栽培基料的优化 石 处 含 秸 粉 尿灰 理 水 杆 碎 素用 时 量 用 粒 含量 间 量 度 量 秸秆最佳预处理条件 基料最佳培养条件 平菇栽培 出菇管理 实验结果测定5、实验内容及方法：平菇栽培：（1）取干燥无霉变的整株玉米秸秆，去掉枯叶粉碎，使用前一天用水浸泡，用时沥去多余水分；（2）按配方加入个原料，石灰最后放，用来调节 ph8.5，使料的含水量为65%以上；（3）闷料一小时后装袋，将料压实，上下松紧一致，代口塞棉花防止胀袋；（4）高压灭菌：121度2小时，冷却至28度以下于无菌工作台中接种，两端接种，各接1cm厚；（5）置于培养室培养，避光，温度22-25度。待菌丝长满整袋后打孔，然后进行出菇管理。出菇管理：（1）桑葚期：袋内有小颗粒，提供自然散射光，温差刺激温度15度左右，湿度为85-90%为宜；（2）珊瑚期：约2-3天后，出现菌盖，中午加强通风，温度18度左右，湿度90-95%，应勤喷水，细喷水，避免直接将水喷到菌盖上；（3）成熟期：加大喷水与通风，温度8-18度，湿度85-90%，成熟后应及时采摘，避免孢子弹射，摘后及时清除残留物后停止浇水1-2天，进行下一茬出菇管理。结果测定：记录平菇菌丝萌发时间、菌丝长势、感染料袋数、栽培产量等，计算菌丝生长速度（待菌丝生长至袋肩时，用记号笔划线，两边接种菌丝向中间生长，待两边菌丝间距1cm时再划线,用直尺测量菌丝长度,计算菌丝生长速度,取平均值)、污染率（感染率感染料袋料袋总数100%）和生物学效率（生物学效率鲜菇重量原料干重100%）。五、可能遇到的问题及解决办法可能遇到问题：菌丝生长缓慢，培养袋内有杂菌菌落出现；高压灭菌是容易胀破培养带；解决办法：接种前要先灭菌，接种时严格按照无菌接种箱的惭怍规则进行，待菌丝满袋后再打孔，防止染菌；系袋子时两端塞棉花球可防止胀袋。六、所需经费和时间安排经费预算：材 料 费： 10000元实 验 试 剂： 8000元其 他： 2000元合 计： 20000元时间安排：2015.3 2015.7 查阅、收集相关文献资料，确定基本实验方法2015.8 2015.10实验用品及药品的购买2015.112016.4 平菇培养基料的优化2016.5 2016.12 预处理条件的优化2017.1 2017.3 试验数据分析及撰写论七、参考文献l朱王荣.持续农业一中国农业发展的必然闭.世界农业,1995,(2):9.2莫淑勋,钱菊芬.稻草还田对补充水稻钾养分的作用闭.土壤通报,1981,(1):20-21.3丘华昌,刘鹏程,李学恒等.稻草还田与土壤有机无机复合状况闭.植物营养与肥料学报,1998,4(l):92-96.4曹玉凤,李建国.生物技术在处理农作物秸秆饲料中的应用闭.饲料研究,1999,22(l):25-26.5陈红章.纤维素生物技术.北京:化学工业出版社,2004,1.6石磊.我国农作物秸秆的综合利用技术进展阴.中国沼气,2005,23(2):1114.7熊承永.户用沼气池秸秆利用浅析.可再生能源,2003,109(3):44-45,57.8 Awneleeh,Y.organic residues in modem agriculture.In“The Role of organ Matter in Modern Agriculture”J.Mortinus Nijhoff ,1986,(2):l-10.9 Hundal,H.S.PhosPhorus sorption characteristics of flooded soi1 attended with green manures J.TropicalAgriculture,1988,65(2):185-187.10 Jimenez Tobon G.Kurratkowski W.Rozbicka B.etAL Insitu localization of manganese Peroxidase Produotion in mycelialpellets of Phanerochaete chrysosporium J.Mirobioloogy,2003,149(11):3121-3127.11 Sedlak,M. 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