腐解菌剂对玉米秸秆降解效果的研究

青格尔，于晓芳，高聚林，王志刚，闹干朝鲁，王 振，胡树平，高 琳，胡海红

(内蒙古农业大学 农学院，内蒙古 呼和浩特 010019)



腐解菌剂对玉米秸秆降解效果的研究

青格尔，于晓芳，高聚林，王志刚，闹干朝鲁，王 振，胡树平，高 琳，胡海红

(内蒙古农业大学 农学院，内蒙古 呼和浩特 010019)

【目的】 研究施用秸秆腐解菌剂对玉米秸秆的促分解效果、养分释放规律及土壤理化特性、养分含量、腐殖质组成和土壤酶活性的影响，为低温地区秸秆快速、高效腐熟以及有机废弃物合理利用提供理论依据和技术参考。【方法】 以玉米秸秆作为供试材料，选用低温复合菌剂GF-20、中农绿康秸秆型有机物料腐熟剂(以下简称绿康菌剂)、世明生物发酵菌种(以下简称世明菌剂)作为试验菌剂，设置5个处理，分别为：对照1(CK)，土壤+玉米秸秆+不施用菌剂；对照2(B)，土壤+无玉米秸秆+不施用菌剂；GF，土壤+玉米秸秆+菌剂GF-20；LK，土壤+玉米秸秆+绿康菌剂；SM，土壤+玉米秸秆+世明菌剂，采用室内培养试验，在10 ℃黑暗条件下培养60 d，测定不同处理玉米秸秆降解率、养分释放率以及土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量和腐殖质成分与土壤酶活性，最后对添加秸秆腐解菌剂后土壤酶活性与速效养分含量的相关性进行了分析。【结果】 在10 ℃黑暗培养条件下，与 CK 相比，施用3种秸秆腐解菌剂后均在一定程度上促进了玉米秸秆的分解，加快了秸秆养分的释放，提高了土壤速效养分含量与土壤酶活性，其中以添加低温复合菌剂 GF-20的效果最好。秸秆腐解60 d后，处理GF的秸秆降解率达36.75%，较处理LK、SM和 CK高出9.78%，9.92% 和16.38%。处理GF明显提高了土壤酶活性，促进土壤物质转化，碱解氮、有效磷和速效钾含量分别为94.10，14.95和38.36 mg/kg，明显高于其他处理；处理GF腐殖质碳含量为21.99 g/kg，较其他处理增加 1.76～3.68 g/kg；处理GF的HI(胡敏酸与胡敏素含量比值)为1.43, 较其他处理高0.14～0.45。相关性分析结果显示，添加秸秆腐解菌剂后，土壤酶活性与速效养分含量呈显著或者极显著相关。【结论】 在10 ℃黑暗培养条件下，低温复合菌剂GF-20能更有效促进秸秆分解进程，加快玉米秸秆腐解速率及养分释放，提高土壤速效养分含量及酶活性。

低温高效玉米秸秆腐解菌剂；养分释放；土壤养分；腐殖质组成；土壤酶活性

中国每年生产约 7亿 t农作物秸秆，其中玉米秸秆产量达到22 156万 t，约占我国农作物秸秆总产量的30%[1-2]。然而玉米秸秆只有极小部分被用于生物能源、工业原料、饲料化利用、食用菌基料，大部分被废弃或田间焚烧，这不仅造成了资源浪费，而且引起环境污染[3]。随着农业机械化的发展，秸秆直接还田成为了既省时省力又能提高土壤有机质的有效途径[4-5]。我国约有3 899万t玉米秸秆被直接还田，占玉米秸秆资源总量的17.6%[6]，但在我国北方春玉米区秋收后面临冬季气温低等实际问题，玉米秸秆粉碎深翻还田后腐解速率慢、分解周期长、降解效果差，直接还田影响土壤墒情和耕作以及后季作物生长，严重影响种植区玉米秸秆还田的实施。东北地区玉米秸秆直接还田比例仅为 11.2%，内蒙古地区秸秆还田比例不足10%[1-2]。如何使大量的北方春玉米秸秆还田后快速高效腐解，形成高质量的腐解产物，提高玉米秸秆资源利用效率进而提升土壤肥力是实现玉米生产可持续发展的关键。国内外学者关于玉米秸秆腐解菌剂的研发及其应用已做了大量的研究[7-11]。前人研究表明，玉米秸秆还田后接种促分解菌剂，能在接种早期有效加快秸秆分解[12-13]；接种微生物复合菌剂，可以有效促进秸秆的腐殖化速度，更能使有效元素大量积累[14]。秸秆还田配施微生物菌剂可提高土壤脲酶活性，有效氮含量相对增多[15]。李玉春等[16]研究表明，玉米秸秆经微生物菌剂发酵后，协调了土壤酸碱度和土壤氮、磷、钾养分的供应，提高了土壤酶活性。但是也有研究与上述结论相反,吴琴燕等[17]发现，外加腐解菌剂不能促进小麦秸秆腐熟，秸秆腐熟主要依赖其自身含有的微生物。现有的秸秆降解或腐解菌剂制品在田间实际应用效果也非常不稳定。刘海静等[18]发现，在不同的耕作栽培措施下，秸秆腐解菌剂的作用效果有显著差异。随着秸秆腐解微生物的发现以及发酵工艺的发展，微生物菌剂的种类也日益增加，据报道，我国生产微生物菌剂的厂家已超2 000家[19]。目前，文献中报道的中高温(22～50 ℃)秸秆分解菌的筛选较多，而北方地区低温期较长，中高温微生物在低温(低于15 ℃)时生长受到抑制，不能代谢外源物质，因而常温和高温微生物菌剂不能充分发挥其功效，而应用于北方高寒地区春玉米秋收后的低温(4～10 ℃)高效腐解复合菌系及应用效果如何却未见报道，并且此前的研究大都以中高温条件下实现秸秆的快速分解为目标，而针对低温玉米秸秆促分解菌剂对土壤养分及酶活影响的研究还较少。因此，本研究以玉米秸秆为材料，选择 3种不同秸秆腐解菌剂作为供试菌剂，设计室内培养试验，分析添加秸秆腐解菌剂后，玉米秸秆降解率随促腐时间的变化，同时比较分析 3种秸秆腐解菌剂处理下土壤养分和土壤酶活性的变化，以揭示低温条件下接种秸秆复合菌剂的可行性与优越性，同时探索低温复合菌剂与普通菌剂在腐解秸秆过程中的差异，为北方高寒地区玉米秸秆资源合理利用提供新的秸秆腐解菌剂。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试秸秆取自内蒙古农业大学科技园区(内蒙古包头市土默特右旗萨拉齐北只图村)试验田收获的玉米秸秆，玉米秸秆的养分含量为：C/N为48.98，纤维素51.24%，半纤维素32.72%，木质素为9.15%，全氮6.67 g/kg，全磷2.78 g/kg，全钾11.48 g/kg。将玉米秸秆洗净烘干后剪成3～5 cm长备用。试验土壤取自该玉米田5～30 cm土层，土壤理化性质为：pH值7.40，有机质含量为33.83 g/kg，碱解氮64.87 mg/kg，速效磷11.07 mg/kg，速效钾33.27 mg/kg，阴干后过孔径1 mm筛。

供试菌剂：GF-20为本实验室筛选所得的低温复合菌剂，主要成分为混合纤维弧菌、固氮螺旋菌、梭菌、芽孢杆菌、酵母菌等，有效活菌数调制为≥108mL-1。中农绿康秸秆型有机物料腐熟剂(以下简称绿康菌剂)和世明生物发酵菌种(以下简称世明菌剂)为市场上销售的秸秆腐解菌剂，其中,绿康菌剂为商业菌剂主要成分为芽孢杆菌、绿色木霉、酵母菌等，有效活菌数≥0.5×108g-1；世明菌剂购自山东省秸秆生物工程技术研究中心, 有效活菌数≥108g-1。

1.2 试验设计与方法

本研究于2014年4月进行，试验设土壤+玉米秸秆+不施用菌剂(对照1，CK)、土壤+无玉米秸秆+不施用菌剂(对照2，B)、土壤+玉米秸秆+菌剂GF-20(GF)、土壤+玉米秸秆+绿康菌剂(LK)、土壤+玉米秸秆+世明菌剂(SM)共5个处理，每处理5次重复，共100个培养瓶。GF-20按1010CFU/m2施用，绿康和世明菌剂参照使用说明按30 kg/hm2施用。

称取5 g玉米秸秆和500 g土壤于2 L的灭菌培养瓶中，瓶底铺5 cm左右厚度的土壤，放置秸秆，接秸秆腐解菌剂，再铺5 cm厚度的土壤。用无菌蒸馏水调节含水量至 65%，于10 ℃黑暗条件下培养。试验开始后，各处理每15 d取样1次，直至第60天结束，共取样4次，每次每个处理取5瓶(共取25个培养瓶)。采用三点垂直法采集土样，经充分混匀阴干过筛，测定土壤养分及酶活性。

1.3 测试项目与方法

1.3.1 玉米秸秆降解率 将腐解前(原始)及腐解后残留的玉米秸秆经洗净、80 ℃烘干，利用失重法测定秸秆降解率，秸秆降解率=(原始玉米秸秆质量-残留玉米秸秆质量)/原始玉米秸秆质量×100%。

1.3.2 玉米秸秆养分释放率[20]分别取玉米秸秆原始样和腐解后残留玉米秸秆，用H2SO4-H2O2消煮，测定全碳、全氮、全磷、全钾养分含量，采用重铬酸钾容量法-外加热法测全碳含量，凯氏定氮法测全氮含量，钼锑抗比色法测全磷含量，火焰光度法测全钾含量。之后计算秸秆养分释放率，养分释放率=(原始玉米秸秆养分含量-残留玉米秸秆养分含量)/原始玉米秸秆养分含量×100%。

1.3.3 土壤养分含量[20]有机碳含量采用重铬酸钾-硫酸氧化法测定，腐殖质碳含量采用重铬酸钾氧化容量法测定，胡敏酸和胡敏素含量采用焦磷酸钠-重铬酸钾法测定，碱解氮含量采用碱解扩散法测定，有效磷含量采用钼蓝比色法测定，速效钾含量采用火焰光度法测定。

1.3.4 土壤酶活性[21]将土样在37 ℃条件下培养24 h，采用二硝基水杨酸(DNS)法测定纤维素酶、蔗糖酶活性；将土样在37 ℃条件下培养3 h，分别采用苯酚钠-次氯酸钠滴定法和比色法测定脲酶、碱性磷酸酶活性。

1.4 数据处理

试验数据采用Excel 2003 处理，不同处理之间各指标的差异性及Pearson相关性采用SPSS 18.0软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 秸秆腐解菌剂对玉米秸秆的降解效果

在10 ℃黑暗培养条件下，接种菌剂处理GF、LK 和 SM 与CK 在15，30，45，60 d 的玉米秸秆降解率见图1。因处理B中未添加玉米秸秆，所以未测定。

图 1 3种秸秆腐解菌剂处理下玉米秸秆降解率的变化(10 ℃黑暗培养)

从图1可知，与CK相比，3种菌剂处理的秸秆降解率较高，表现出一定的促分解效果。土培过程中3种菌剂对秸秆的促分解效果较明显，第15天，接种菌剂处理GF、LK和SM的秸秆降解率分别是25.31%，16.15%和18.49%，而CK的秸秆降解率为14.22%，菌剂处理的促分解效果分别比CK高11.09%，1.93%和4.27%，其中处理GF明显高于LK和SM，但差异未达显著水平；处理SM和 LK与CK差异未达到显著水平。第30天，菌剂接种处理GF、LK和SM秸秆降解率较CK高13.97%，4.65%和5.55%，GF 较SM和 LK高9.33%和8.42%。第45天，接种菌剂处理GF、LK和SM秸秆降解率显著高于CK，分别高出13.73%，6.60%和8.46%，GF 较SM和 LK高9.29%和11.57%；第60天，接种菌剂处理GF、LK和SM的秸秆降解率分别是36.75%，26.97%和26.83%，而CK的秸秆降解率为20.37%，处理GF的促分解效果与其他处理差异达到显著水平，而处理SM与LK间无显著差异，但显著高于CK。由此可知，添加低温复合菌剂GF-20可有效加快秸秆分解进程，且分解效果优于添加绿康菌剂和世明菌剂处理。

2.2 秸秆腐解菌剂对玉米秸秆养分释放率的影响

不同腐解菌剂对玉米秸秆养分释放率的影响见图2。

图 2 3种秸秆腐解菌剂处理对玉米秸秆养分释放率的影响(10 ℃黑暗培养)

图2显示，培养60 d时，玉米秸秆中 49.89%～53.07%的碳、35.95%～36.65%的氮、58.57%～62.54%的磷和94.35%～94.82%的钾被释放。与CK相比，各菌剂处理的秸秆养分释放率总体较高，表明菌剂处理加快了秸秆分解速率。玉米秸秆养分释放率与秸秆降解率的变化规律相似，即养分释放率随着培养时间的增加而增大。0～15 d为养分快速释放期，3种施用菌剂处理的碳、氮、磷和钾释放率总体高于CK，表现为GF>SM>LK，但3种菌剂处理间差异未达到显著水平(P>0.05)。15～30 d为养分持续快速释放期，各菌剂处理间碳、钾释放率无显著差异；各处理的氮释放率无显著差异；处理GF的磷释放率显著高于CK，LK和SM处理的磷释放率也高于CK，但与CK间差异未达到显著水平(P>0.05)，处理GF的磷释放率较LK和SM处理分别高1.67%和0.91%，但三者之间差异未达到显著水平。30 d后养分释放率增加减缓，各处理间的氮和磷释放率无差异；各菌剂处理碳释放率显著高于CK；各处理间钾释放率差异未达到显著水平，但GF处理显著高于CK。60 d时，施用菌剂处理的玉米秸秆碳释放率均无显著差异，但显著高于CK；各处理间得氮、磷、钾释放率无显著差异。

2.3 秸秆腐解菌剂对土壤养分含量的影响

由表1可知，在10 ℃黑暗培养条件下，随着秸秆腐解时间的延长，土壤速效养分含量呈增加趋势。0～30 d 为秸秆快速腐解期，土壤速效养分含量增加的幅度最大。腐解30 d，处理GF的碱解氮含量为86.88 mg/kg，与处理SM差异未达到显著水平(P>0.05)，但显著高于处理LK和CK，处理GF较LK、SM和CK分别高出7.52，5.61和11.12 mg/kg；处理GF有效磷含量最高为14.65 mg/kg，与处理SM、LK和CK差异未达到显著水平(P>0.05)，处理GF较LK、SM和CK分别高出1.53，0.90，1.52 mg/kg；处理GF速效钾含量最高为37.02 mg/kg，与处理SM、LK、CK差异未达到显著水平(P>0.05)。45 d后，秸秆腐解速度减缓，土壤速效养分含量增幅也相应地降低，与CK相比，各菌剂处理碱解氮、有效磷和速效钾含量分别增加5.84～13.59，-0.01～1.50和0.73～1.75 mg/kg，处理GF碱解氮、有效磷、速效钾较LK和SM增加7.75和4.79，1.51和0.79，0.78和1.02 mg/kg。60 d时，各菌剂处理碱解氮含量均显著高于CK(P<0.05)，其中处理GF、SM碱解氮含量较高；处理GF有效磷含量为14.95 mg/kg，高于处理LK、SM和CK，但差异未达到显著水平(P>0.05)；处理GF和LK的速效钾含量高于SM和CK，但差异未达到显著水平(P>0.05)。由此可知，玉米秸秆配施腐解菌剂对土壤速效养分含量的变化有明显影响，其中处理GF效果最显著。

表 1 3种秸秆腐解菌剂处理下土壤速效养分含量的变化(10 ℃黑暗培养60 d)

注:数据为“平均值±标准差”(n=5) 。同列数据后标不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。下表同。

Note:Data are “mean±standard” deviation (n=5).Different lowercase letters indicate significant difference (P<0.05).The same below.

2.4 秸秆腐解菌剂对土壤有机质及腐殖质组成的影响

在腐殖质组成中富里酸结构较简单，通过微生物作用，可以发生矿化，进而使土壤中富里酸含量减少，同时一部分富里酸还可以通过分子间的键形成更为复杂的胡敏酸。由表2可知，在10 ℃黑暗培养条件下，与CK相比，各菌剂处理均提高了土壤有机质和腐殖质碳含量，处理GF土壤有机质和腐殖质碳含量较LK和SM高1.01,1.03 g/kg和1.76,2.05 g/kg，说明处理GF促进了玉米秸秆的腐解及腐殖质的形成。处理GF胡敏酸含量较CK降低0.39 g/kg。添加菌剂处理的HI值均高于CK，其中处理GF的HI值最高为1.43，其较处理LK和SM分别增加了0.14和0.15，表明GF处理下秸秆腐解产物的腐殖化程度最高。

表 2 3种秸秆腐解菌剂对土壤有机质及腐殖质组成的影响(10 ℃黑暗培养60 d)

2.5 秸秆腐解菌剂对土壤酶活性的影响

图3显示，在10 ℃黑暗培养条件下，不同菌剂处理可明显提高土壤酶活性。除了处理B，其他处理土壤酶活性随着腐解时间的延长而增加。土培60 d时，处理GF脲酶活性为59.33 mg/(g·h)，显著高于其他处理，分别较处理LK和SM和CK提高了30.57%，38.06%和78.47%，处理LK与SM间无显著差异，且显著高于CK；处理GF、LK和SM碱性磷酸酶活性分别为64.35，57.66和58.07 μg/(g·h)，三者之间无显著差异，但均显著高于CK；处理GF蔗糖酶活性为226.38 g/(g· h)，显著高于其他处理，分别较处理LK和SM和CK提高17.44%，11.70%，31.88%；处理GF、LK和SM处理的纤维素酶活性分别为20.35，16.37和17.44 g/(g·h)，但三者之间的差异未达到显著水平(P>0.05)，其中处理GF纤维素酶活性显著高于CK，处理LK和SM的纤维素酶活性与CK差异未达到显著水平(P>0.05)。可知与CK相比，秸秆配施菌剂对土壤酶活性有促进作用，其中处理GF效果最佳。但秸秆腐解菌剂对4种酶活性影响的幅度有所不同，其影响幅度大小顺序为纤维素酶>脲酶>蔗糖酶>碱性磷酸酶。

图 3 3种秸秆腐解菌剂处理后土壤酶活性的变化

Fig.3 Dynamics of soil enzyme activities after application of three different microbial inoculants

2.6 添加秸秆腐解菌剂后土壤速效养分含量与酶活性的相关性

对添加3种秸秆腐解菌剂的不同培养时期土壤速效养分含量平均值与酶活性平均值的Pearson相关性进行分析，结果见表3。由表3可知，土壤酶活性与速效养分含量间均呈显著或极显著正相关，说明土壤酶与土壤速效养分循环具有相互促进作用，添加秸秆腐解菌剂可促进秸秆腐解，促进土壤代谢作用，加快土壤物质转化和循环过程。

表 3 添加秸秆腐解菌剂后土壤速效养分含量与酶活性的Pearson相关系数

注：*表示在P<0.05 水平(双侧)上显著相关,**表示在P<0.01 水平(双侧)上极显著相关。

Note:* means significant difference atP<0.05,** means significant difference atP<0.01.

3 讨 论

3.1 秸秆腐解菌剂对玉米秸秆降解率及养分释放效果的影响

微生物促腐解菌剂是现代农业迅速发展起来的一种新型促腐解菌剂，其成分主要是具有分解功能的菌种，如枯草芽孢杆菌、酿酒酵母菌、黑曲霉菌等，施用后可以加快秸秆腐解、促进养分的释放。本研究结果显示，在10 ℃黑暗培养条件下，秸秆腐解菌剂处理GF、LK 和 SM 对玉米秸秆均表现一定的促分解效果，其中以低温高效菌剂处理GF的促分解效果最好，各时期玉米秸秆降解率均明显高于其他处理，处理LK和SM玉米秸秆降解率在早期(15 d)与CK无显著差异，培养30 d开始显著高于CK。说明，GF-20中的功能菌可在10 ℃条件下定殖于土培秸秆上并发挥分解作用，而绿康菌剂和世明菌剂中的功能菌在接种前期未能适应10 ℃土培环境，自30 d后才开始进行促秸秆分解作用。GF-20菌剂是本实验室研制的专门针对北方高寒地区玉米秸秆直接还田使用的复合菌群，其中梭菌和芽孢杆菌可产纤维素和半纤维素酶，促进木质纤维素的分解[22-24]；混合纤维弧菌具有分解纤维素的功能[25]，可以在较低温度下启动发酵，从而使GF-20加速秸秆降解进程，加快秸秆矿质化和腐殖化，具有良好的应用前景。

本研究中，玉米秸秆养分释放规律与玉米秸秆降解率的变化特征相似，即随着时间延长，养分释放率呈增加趋势。玉米秸秆养分释放率表现为 K>P>C>N。培养60 d 时，玉米秸秆降解率为20.37%～36.75%，其中49.89%～53.07%的碳、35.95%～36.65%的氮、58.57%～62.54%的磷和94.35%～94.82%的钾被释放出来。表明经过60 d的腐解，秸秆中纤维素等物质在秸秆还田初期基本腐解完毕，剩余部分主要为难分解的有机物质[26]，原因是在玉米秸秆腐解初期，加入促腐解菌剂处理使得微生物数量激增，加速了秸秆分解，促进养分的释放。

3.2 秸秆腐解菌剂对土壤养分含量的影响

秸秆的腐解是以微生物作用为主导的过程，在此过程中秸秆可以利用菌剂中富含的功能微生物，增加土壤微生物群落的活性和功能多样性[27]。研究表明，玉米秸秆在微生物作用下分解直接释放氮素从而使固氮微生物的固氮作用增强，提高土壤中的氮素含量，同时增加土壤中微生物含量，促进了土壤微生物的生命活动，加快还田秸秆腐解进程[28]，最终实现对土壤养分含量的有效提升。本研究中，在10 ℃黑暗培养条件下，添加菌剂处理较CK明显增加了土壤碱解氮、有效磷、速效钾和有机质含量，其中碱解氮含量增加8.89%～16.47%，有效磷含量增加2.30%～14.47%，速效钾含量增加3.21%～7.15%，有机质含量增加0.82%～3.84%。培养0～60 d，处理GF土壤速效养分含量明显高于其他处理，处理LK与SM间无显著差异。因为GF-20是属于低温玉米秸秆降解复合菌系，可在低温条件下加快秸秆降解，增加土壤养分。而根据绿康菌剂所组成微生物可知，其属于中高温微生物菌剂[29]。世明菌剂是生物反应堆秸秆发酵菌剂[30]，在低温(低于15 ℃)时生长受到抑制，不能代谢外源物质，因而不能充分发挥其功效。但GF-20中既有混合纤维弧菌、梭菌、芽孢杆菌等可分解木质纤维素的菌种，还有固氮螺旋菌、土地杆菌、酵母菌等功能菌，可分泌多种酶类，在混合菌群的相互作用下高效降解玉米秸秆[31-33]。

3.3 秸秆腐解菌剂对土壤酶活性的影响

土壤酶的定义是土壤中的一种聚积酶[34]，它的主要来源有植物、动物和微生物及其分泌物，最主要来源于微生物[35]。秸秆配施腐解菌剂能促进土壤酶活性的增强，使土壤微生物群落物种个体数增加，分布更为均匀[36]。本试验中，处理GF的土壤脲酶、碱性磷酸酶、纤维素酶、蔗糖酶的活性明显高于其他处理，因为在10 ℃黑暗条件下，处理GF中的各种菌在培养初期更能适应低温并定殖于秸秆上，利用并同化物质构建微生物体，使自身生长繁殖加快，从而加速秸秆的降解从而使土壤有机质和速效养分含量增加，并促进土壤中碳水化合物和含氮化合物的转化，增强了蔗糖酶、脲酶活性，加快玉米秸秆的矿化进程和强度。土壤蔗糖酶、脲酶和磷酸酶在土壤C、N、P循环中起着重要作用，添加微生物菌剂处理使得秸秆腐解加快，土壤物质转化和循环速度也增加，增加产酶微生物的数量，进而增强了酶活性[37-38]。

本研究结果显示，添加秸秆腐解菌后，土壤酶活性与速效养分含量呈显著或极显著正相关。因此，玉米秸秆配施菌剂处理的土壤养分含量及酶活性明显高于CK，不仅是由于添加菌剂条件下秸秆能够释放出更多的营养元素，而更深层次的原因在于添加菌剂后增加了土壤微生物群落的功能多样性，土壤环境更加有利于刺激微生物和酶活性的提高，使土壤物质转化和循环速度加快，从而显著提高了土壤肥力。

本研究比较了低温秸秆腐菌剂与其他腐解菌剂对玉米秸秆降解率和土壤养分及酶活性影响的差异，但未涉及腐解菌剂处理前后微生物数量、群落结构和活性的变化，还有待今后研究。在实际生产应用中，由于土壤环境是个巨大的缓冲体系，微生物间的竞争作用及其他环境因子的影响，阻碍了微生物的生长及其作用的发挥，本研究的室内模拟试验可能未能完全反映大田实际应用效果，因此今后有必要进行GF-20菌剂的田间试验，以便为将其更好地应用于玉米秸秆还田技术中提供参考。

4 结 论

在10 ℃黑暗培养条件下，施用秸秆腐解菌剂对玉米秸秆的降解效果优于CK，其中以添加了低温复合菌剂 GF-20的效果最佳，腐解60 d时，玉米秸秆降解率可达36.75%。此外，施用GF-20后，能明显促进玉米秸秆养分的释放，提高土壤速效养分含量及土壤酶活性，改善土壤腐殖质组成。综上所述，菌剂GF-20具有低温高效降解玉米秸秆的作用，在北方高寒地区秸秆还田生产中具有良好的应用前景。

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Study on degradation of corn stalk by decomposing microbial inoculants

BORJIGIN Qinggeer,YU Xiaofang,GAO Julin,WANG Zhigang,BORJIGIN Naoganchaolu,WANG Zhen,HU Shuping,GAO Lin,HU Haihong

(Agricultural College,Inner Mongolia Agricultural University,Hohhot,Inner Mongolia 010019,China)

【Objective】 The present study evaluated the impact of different microbial inoculants on degrading process of corn stalk,characteristics of nutrients release,physical and chemical properties,nutrients,humic substances and soil enzyme activities to provide basis for the utilization of corn stalk decomposing in low temperature region and reasonable use of organic resources.【Method】 In this study,corn stalk was used as organic substrates,GF-20 complex mircrobial inoculants at low temperature,and Zhongnonglvkang organic matter-decomposing inoculant and Shiming biological fermentation inoculant were cultured in incubator under dark condition at 10 ℃ for 60 d. Five treatments were used including soil+corn stalk+free inoculant (CK),soil+free corn stalk+free inoculant (B),soil+corn stalk+GF-20 inoculant (GF),soil+corn stalk+Lvkang inoculant (LK),and soil+corn stalk+Shiming inoculant (SM).Then,the corn stalk decomposing rate,nutrient release rate,changes in contents of organic matter,alkalystic N,available P,available K and humic acid,and soil enzyme activities were determined.Furthermore,the correlation between soil enzyme activity and available nutrient content after applying straw degradation inoculants was analyzed.【Result】 The degradation of corn stalk and nutrient release rates were increased under dark condition at 10 ℃,and soil available nutrient content and soil enzyme activities were enhanced with the best results by GF-20.After 60 days,straw degradation rate of GF was 36.75%,which was 9.78%,9.92% and 16.38% higher than that of LK,SM and CK,respectively.Treatments GF significantly improved the soil enzyme activities and the transformation of soil materials.The soil alkalystic N,available P and available K contents were 94.10,14.95 and 38.36 mg/kg,which were significantly higher than those in other treatments.The total carbon content of GF was 21.99 g/kg,1.76-3.68 g/kg higher than other treatments and the HI was 1.43,0.14-0.45 higher than other treatments.Correlation analysis results show that applying straw decomposition inoculants,soil enzyme activity and available nutrients content were significantly or extremly significantly correlated.【Conclusion】 Microbial inoculants GF-20 could significantly promote straw decomposition,and improve soil nutrients and soil enzyme activities under dark condition at 10 ℃.

corn stalk decomposing microbial inoculants at low temperature;nutrient release;soil nutrients;humic substance;soil enzyme activity

时间:2016-10-20 16:36

10.13207/j.cnki.jnwafu.2016.12.015

2015-09-20

国家科技支撑计划项目(2011BAD16B13，2012BAD04B04，2013BAD07B04)；国家玉米产业技术体系项目(CARS-02-63)

青格尔(1988-)，女，内蒙古通辽人，在读博士，主要从事玉米生理生态研究。E-mail：qinggeer001@163.com

高聚林(1964-)，男，内蒙古鄂尔多斯人，教授，博士，博士生导师，主要从事玉米生理生态研究。 E-mail：nmgaojulin@163.com

S141.4；X712

A

1671-9387(2016)12-0107-10

网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20161020.1636.030.html