水稻秸秆降解复合菌系的筛选构建及其田间应用效果

李阳阳，陈帅民，范作伟，徐铭鸿，王学文，张立明，刘慧涛*，吴海燕*

（1 吉林省农业科学院，吉林长春 130033；2 前郭灌区国营红旗农场，吉林前郭 131105；3 前郭县农业技术推广中心，吉林前郭 131100）

我国是粮食生产大国，也是秸秆资源大国，农业每年产生各类农作物秸秆约为7亿t，其中水稻秸秆每年总产量约达2亿t[1–2]。而我国水稻秸秆综合利用技术相对落后，大部分秸秆还是以焚烧、堆积的方式处理，不仅造成了严重的环境污染和资源浪费，而且会对土壤微生物、土壤环境造成严重破坏[3–4]。近年来，秸秆还田作为一种保护性耕作措施被大力提倡，被认为是改善土壤理化性状和提高土壤肥力的有效措施[5]。叶文培等[6]认为秸秆还田对水稻生长发育和产量有促进作用；刘鹏程等[7]研究认为，水稻秸秆留高茬原位还田后提升了土壤中易氧化态有机质含量，使土壤有机质的活性增强，有助于土壤养分供应；严慧峻等[8]报道水稻秸秆覆盖和翻压还田3年后土壤有机质含量增加19%以上；周江明等[9]研究认为，水稻秸秆经过5年全量原位还田后土壤中的速效氮提高近70%左右，有效磷提升幅度达到90%左右，速效钾由于其移动性大的原因增加幅度略低一些。秸秆中含有丰富的有机质和氮、磷、钾等矿物元素，通过还田方式可以增强土壤肥力，为土壤微生物提供丰富的碳源和氮源，促进微生物数量的增加，提高了细菌数量、多样性丰富度与多样性指数以及土壤微生物群落代谢能力和功能[10]。秸秆还田可明显增加土壤孔隙度，减轻容重，增加土壤团聚体的数量，增强土壤保肥保水能力[11]。秸秆还田可以提升土壤有机质含量，增加土壤碱解氮和速效钾含量，提高氮肥利用率和维持土壤钾素平衡，进而提高水稻产量[12]。水稻秸秆还田不仅能实现资源转化循环利用，也为其因焚烧或弃置堆积而造成的环境污染提供了解决方案，从而改善农业生态环境，促进农业的可持续协调健康发展[13]。

水稻是吉林省第二大粮食作物，2018年水稻种植面积是83.97万hm2，占吉林省农作物总种植面积的14.99%。产量达到646.32万t，按草谷比1.2∶1的比例计算，水稻秸秆资源量近780万t[14]。水稻秸秆主要成分分为两类物质，一类是易于降解的蛋白质、脂类、矿物质等；另一类是难降解的纤维素、半纤维素、木质素，占秸秆干物质含量的70%～80%，纤维素分子的连接键在25℃避光、干燥下半衰期约为 500万年，自然状态下极难分解[15]，大量秸秆残留在耕作层，对下一个耕作季的插秧以及幼苗生长都产生很大的影响[16]。而且由于水稻秸秆C/N值较高，还田过量或者还田不均匀还会发生与作物争夺氮素营养的现象。另外，秸秆还田还会增加稻田土壤CO2和CH4等气体的排放，增加温室效应，也会对水稻秧苗产生毒害[17]。因此，如何采取有效措施促进秸秆快速腐解是实现农作物秸秆资源肥料化、促进黑土地可持续利用的重要科学问题。

秸秆腐解菌剂是一类能够产生纤维素酶、半纤维素酶和木质素酶等的多菌株复合的微生物菌剂，能够强烈分解纤维素、半纤维素和木质素，是以速腐秸秆、杂草等为主的一种有机物料生物激发剂，其施入土壤后能增加分解秸秆的微生物数量，进而加快秸秆的分解和腐熟过程[18]。大量研究表明，秸秆降解菌不仅可以提高秸秆降解速度，还对土壤养分、土壤微生物、土壤酶活性以及作物产量等起到一定的促进作用，因此被广泛关注[19]。目前秸秆降解菌剂的研究以纤维素降解微生物为主[20]。国内外的研究工作者已经从自然环境中筛选到了许多具有纤维素降解能力的菌株，包括细菌、真菌、放线菌[21]。已分离的细菌包括假单胞菌属(Pseudomones)、根瘤菌属(Rhizobium)、纤维单孢菌属(Cellulomonas)、芽孢杆菌属 (Bacillus)等[22–24]，真菌包括青霉属 (Penicillium)、木霉属 (Trichoderma)、毛壳霉属 (Chaetomium)等[25–27]，放线菌包括链霉菌属(Streptomyces)、诺卡氏菌属(Nocardia)等[28–29]。秸秆降解是多种酶系协同作用的结果，单一菌株很难产生较为完全的酶系，因此对秸秆的降解能力有限，多种菌株复合后可产生多种酶系，从而提高降解效果[30]，人工筛选构建能够产生多种酶的高效稳定复合菌系，成为一个新的研究热点[31]。

基于以上背景，鉴于东北地区的气候特点，水稻秋季收获后面临冬季气温低、土壤冻结等实际问题，加之水分条件较差等自然条件的影响，致使水稻秸秆还田后腐解速度缓慢、分解周期长，腐解效果差，春季还会影响插秧缓苗和水稻产量。针对生产中的实际问题，本研究将实验室条件下筛选复配的降解效果较好的复合菌系应用于水稻秸秆田间原位还田，研究复合菌系在田间条件下对水稻秸秆的降解效果以及对土壤有机质、土壤养分和水稻生物学性状及产量的影响，为北方寒冷地区水稻秸秆原位还田快速腐解提供优良的菌种资源及其组合，也为该复合菌系的开发利用提供理论依据和技术支持，是解决东北地区主要农作物秸秆综合利用的重要措施。

1 材料与方法

1.1 菌株的分离、纯化

菌种分离培养基为羧甲基纤维素(carboxy methyl cellulose,CMC)培养基；纯化、保存培养基为LB培养基和PDA培养基；筛选培养基包括刚果红培养基、复筛培养基、滤纸液体培养基；秸秆液体培养基配方参照张冬雪等[13]的方法。

样品采集于吉林省松原市前郭县水稻田带腐烂秸秆的表层土壤(0—20 cm)，装于自封袋中，于4℃冰箱保存备用。

1.1.1 菌株的分离、纯化 称取5 g土壤样品加入45 mL无菌水中，于28℃、150 r/min摇床中震荡培养1 h，将样品悬液用无菌水稀释到3个浓度梯度，即103、104、105，分别涂布于CMC培养基上，置于28℃恒温培养箱中，分离得到的细菌和真菌分别在LB和PDA培养基中进行5次纯化并保存于–80℃超低温冰箱。经过纯化后的菌株点接于刚果红固体培养基上，置于28℃恒温培养箱中培养3～5天，观察菌株周围是否产生透明圈。

1.1.2 菌株的羧甲基纤维素酶活性及秸秆降解效果测定 羧甲基纤维素酶(CMCase)活性测定参照李静等[32]的方法(DNS法)进行。

滤纸条崩解试验：将筛选到的具有纤维素降解能力的菌株分别制备成菌悬液(细菌108个/mL，真菌 106个/mL)，取出 10 mL 接种于装有90 mL滤纸液体培养基的三角瓶中，28℃、150 r/min震荡培养15天，定期观察滤纸条的崩解情况[13]。

秸秆降解效果测定：在装有90 mL秸秆液体培养基的三角瓶中分别接入10 mL制备好的菌悬液(细菌108个/mL，真菌106个/mL)，对照组接入10 mL无菌水，28℃、150 r/min震荡培养15天，将培养物离心，弃去上清液并用蒸馏水反复冲洗3～5次，80℃烘干至恒重，计算失重率[33]，每个处理设置3次重复。

1.1.3 菌株的鉴定及拮抗试验 在筛选的菌株中挑选降解效果较好的菌株进行DNA提取，细菌PCR扩增采用的引物为：27F(5′-AGAGTTTGATCCTGG CTCAG-3′)和 1492R(5′-CTACGGCTACCTTGTTAC GA-3′)[23]，真菌 PCR 扩增采用的引物为：ITS1 (TCC GTAGGTGAACCTGCGG)和 ITS4 (TCCTCCGCT TATTGATATGC)[16]，扩增的条件为：95℃预变性5 min，95℃ 变性 30 s，58℃ 退火 30 s，细菌 72℃延伸90 s，真菌72℃延伸60 s，共35个循环，最后72℃延伸7 min。测序后的结果通过BLAST比对，在GenBank数据库中寻找相似性最大菌株的基因序列，利用MEGA5.2.1软件构建系统发育树。

将挑选出的菌株进行两两交叉，划线于羧甲基纤维素固体培养基上，倒置培养3天。若交叉点处两种菌株生长较弱或不生长，说明两菌之间有拮抗作用；若交叉点处菌株生长均良好，则说明两菌之间无拮抗作用。

1.1.4 复合菌系的构建及秸秆降解效果测定 根据菌株的滤纸条崩解能力、对秸秆的降解能力及拮抗试验结果，构建复合菌系。分别将单菌株制备成108个/mL (细菌)或 106个/mL (真菌)的菌悬液，将需要复合的各菌株按体积比1∶1 或1∶1∶1混合，取10 mL混合均匀的菌悬液，加入到90 mL秸秆液体培养基中，28℃、150 r/min震荡培养7天，取上清液制备粗酶液，参照萨如拉等[34]的方法测定其滤纸酶活性。制备的复合菌系对秸秆的降解效果的测定方法同1.1.2。

1.2 复合菌系田间应用效果试验

田间试验于2020年5—9月，在吉林省松原市前郭灌区红旗农场 (东经 124°96′75″，北纬45°3′35″)进行，试验区属中温带半湿润大陆性季风气候。年平均气温4.5℃，年平均日照 2880 h，无霜期141天，年平均降雨量450 mm，6—8月降水量占全年降水量的69%。土壤类型为黑钙土，耕层土壤为0—20 cm，其基本理化性质为：pH 6.72、有机质20.4 g/kg、硝态氮 165 mg/kg、有效磷 37 mg/kg、速效钾 238 mg/kg。

1.2.1 田间试验设计与方法 设置5个处理：1) 水稻秸秆不还田；2) 水稻秸秆还田不施菌剂；3) 水稻秸秆还田+复合菌系 b (B2+F12)；4) 水稻秸秆还田+复合菌系 c (F1+F5+F12)；5) 水稻秸秆还田+复合菌系d (B2+F5+F12)。在春季插秧前，将水稻秸秆原位粉碎(长度约为10 cm)翻耕还田，还田量约为5 t/hm2。秸秆还田前向秸秆中施入复合菌系(菌液浓度同1.1.4)，用量为秸秆重量的0.5%。为了便于机械耕作，本试验不设重复，每个处理面积为100 m2。供试水稻品种为吉粳83，各处理氮磷钾肥用量相同，分别为 N 200 kg/hm2、P2O5100 kg/hm2、K2O 100 kg/hm2，氮肥为尿素，按基肥∶分蘖肥∶穗肥=2∶3∶3施用；磷、钾肥全作基肥施用。

1.2.2 秸秆降解效果田间试验 秸秆降解效果的测定利用尼龙网袋进行。将水稻秸秆切割成10 cm长的小段，称取 30 g 装入 10 目 (27 cm×32 cm)的尼龙网袋中，于2020年5月11日埋入水稻田，深度10—20 cm，每个秸秆还田处理小区中埋入12个尼龙网袋。分别于2020年6月21日、7月21日、8月21日和9月21日取样，每次取3个尼龙袋作为重复。将尼龙网袋取出后，用水冲净泥土，挑净网袋中的水稻根系，将秸秆于80℃烘干至恒重后称重，分别计算秸秆的降解率。

2020年9月末水稻收获后，采用五点取样法在每个试验小区用土钻取0—20 cm的土壤样品，经自然风干，土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量分别采用重铬酸钾容量法、碱解扩散法、钼锑抗比色法和火焰光度法[35]测定。

1.2.3 水稻生长及产量测定 从水稻分蘖期(2020年6月10日)开始，每处理按照五点取样法每点测定5穴，每隔10天(6月20日、6月30日、7月10日、7月20日)测定一次地上部分植株高度和分蘖数，共计测定5次。水稻成熟后，同样按照五点取样法及平均数法每点取样30穴，取接近平均穗数植株10穴，测定每穗总粒数、每穗实粒数、结实率、千粒重等理论产量构成因子，计算理论产量。

1.3 数据统计

使用 SPSS 22.0 软件，采用 LSD 法和 ANOVA方差分析进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 菌株的分离筛选及对滤纸条和水稻秸秆的降解效果

利用刚果红固体培养基对从土壤样品中分离出的菌株进行初步筛选，共得到10株具有纤维素降解能力的菌株 (A3、A7、B2、B5、B6、D3、D6、F1、F5、F12)。从表1可知，F12和F5的羧甲基纤维素(CMC)酶最高酶活较大，分别为59.4和50.5 U/mL，D6和D3的CMC最高酶活较小，分别为8.7和14.1 U/mL。不同菌株的最高酶活出现时间也有所不同，B5、F5、F12 在培养第 5 天出现最高酶活，B2、B6、D3、F1在培养第7天出现最高酶活，A3、A7、D6在培养第9天出现最高酶活。经过15天的培养，不同菌株对滤纸条的崩解效果也有所不同，F12能在培养5 天内将滤纸条完全降解，降解速率最快，F5和F1分别在培养第9和11天将滤纸条完全降解，B5、B2和B6、A3和A7、D3和D6分别在第5、7、9、11天将滤纸条降解成多个较短的片段，之后没有明显变化。滤纸条在降解过程中先断裂成较短的片段，最后降解成糊状。

表1 各菌株羧甲基纤维素(CMC)酶活性及对滤纸条和水稻秸秆的降解效果Table 1 CMC enzyme activity of different strains and their degradation effect on filter paper and rice straw

在秸秆液体培养基中，未添加降解菌的对照组(CK)对水稻秸秆的降解率为4.5%，分别添加这10种降解菌后，降解率在9.3%～29.1%；菌株F12对水稻秸秆的降解效果最好，降解率为29.1%；菌株B2、B5、B6、F1、F5也有较好的降解效果，降解率分别为19.8%、20.4%、20.9%、23.6%、25.3%；菌株A3、A7、D3、D6的降解效果较一般，降解率分别为14.7%、14.4%、11.1%、9.3%。添加降解菌的处理组对水稻秸秆的降解率均高于CK。

2.2 菌株的鉴定及拮抗试验结果

将降解效果较好的菌株B2、B5、B6、F1、F5、F12测序得到的序列在GenBank中进行Blast比对，鉴定这6株菌分别为贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)、耐盐芽孢杆菌(Bacillus halotolerans)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、米曲霉(Aspergillus oryzae)、黑曲霉(Aspergillus niger)、长枝木霉(Trichoderma longibrachiatum)，其最高相似度分别为99.86%、99.93%、99.93%、99.64%、99.64%、99.66% (图1)。菌株 B2、B5、B6、F1、F5、F12 的登录号分别为MZ268138、MZ268139、MZ268140、MZ268131、MZ268132、MZ268133。B2、B5、B6为细菌，F1、F5、F12为真菌，细菌和真菌分别构建系统发育树如图1A、B所示。由各菌株间的拮抗关系(表2)可知，菌株B2与其它5株菌间没有拮抗作用，而B5、B6、F1、F5、F12都有与其产生拮抗作用的菌株，在构建复合菌系时要将无拮抗作用的菌株进行组合。

图1 菌株 B2、B5、B6、F1、F5、F12 的系统发育树Fig. 1 The phylogenetic tree of strains B2,B5,B6,F1,F5,and F12

表2 各菌株间的拮抗关系Table 2 Antagonistic relationship of strains

2.3 复合菌系滤纸酶活性及其对水稻秸秆的降解效果

根据菌株的滤纸条崩解能力、对秸秆的降解能力及拮抗试验结果，构建7组复合菌系，分别为a,F5+F12；b,B2+F12；c,F1+F5+F12；d,B2+F5+F12；e,B2+B5+B6；f,B6+F1；g,B6+F5。不同复合菌系的滤纸酶活性有较大的差异(图2A)，复合菌系b、c、d表现出较高的滤纸酶活性，分别为14.0、9.4、19.2 U/mL，复合菌系a、g的滤纸酶活性次之，分别为7.8和7.1 U/mL，复合菌系e、f的滤纸酶活性较低，分别为5.1和5.8 U/mL。不同复合菌系在秸秆液体培养基中震荡培养15天后，对水稻秸秆也表现出不同的降解效果(图2B)，复合菌系b、c、d的秸秆降解率分别为32.9%、29.8%、40.3%，与单株菌降解率最高的菌株F12相比，降解率分别提高了3.8、0.7、11.2个百分点；复合菌系a、e、f、g的降解率较低，降解率分别为28.6%、21.5%、22.7%、27.8%。从复合菌系的滤纸酶活性和对水稻秸秆的降解效果可以看出，复合菌系d表现出最好的纤维素降解能力，b、c次之，故选择这3组复合菌系进行下一步研究。

图2 不同复合菌系的滤纸酶活性及水稻秸秆的降解率Fig. 2 Filter paper enzyme activities and rice straw degradation rate of different complex microbial syatem

2.4 水稻秸秆原位还田配施复合菌系的降解效果及对土壤养分含量的影响

水稻秸秆原位还田配施复合菌系对秸秆降解效果(图3)表明，随着埋入土壤时间的延长，水稻秸秆降解率不断提高，不同复合菌系也表现出不同的降解效果。埋入土壤130天后，未施用菌剂的处理秸秆降解率为30.4%，施用复合菌系b、c、d的处理秸秆降解率分别为61.1%、56.2%、67.5%，复合菌系d表现出的降解效果最好，与未施用菌剂的处理相比，其降解率提高了37.1个百分点；复合菌系b、c的处理与未施用菌剂的处理相比，降解率分别提高了30.7、25.8个百分点。而且秸秆原位还田并施用菌剂70天内，秸秆降解率提高的较快，在收获前所有菌剂的降解率均达到最大值，施用菌剂处理的秸秆降解率明显高于未施用菌剂处理的秸秆降解率。

图3 配施复合菌系对原位还田水稻秸秆的降解率Fig. 3 In situ degradation rate of complex microbial agents on rice straw

水稻秸秆原位还田配施复合菌系各处理的土壤养分含量测定结果表明，秸秆还田处理的土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量明显高于秸秆不还田处理，而秸秆还田配施复合菌系处理的土壤养分均高于不施菌剂的处理(表3)。施用复合菌系B2+F5+F12的土壤养分含量最高，与秸秆还田不施菌剂的处理相比，有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量分别增加 2.1 g/kg、1.9 mg/kg、0.6 mg/kg、1.7 mg/kg，与秸秆不还田的处理相比差异均达到显著水平(P<0.05)，与秸秆还田不施菌剂的处理相比，土壤有机质和碱解氮含量差异也达到了显著水平(P<0.05)；施用复合菌系B2+F12、F1+F5+F12处理次之。土壤养分含量变化结果与水稻秸秆原位还田配施复合菌系的降解效果是一致的，所以秸秆原位还田并配施高效的降解菌剂能提高秸秆的降解率，同时增加土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾等土壤养分含量，是促进作物高产的主要原因之一。

表3 不同复合菌系处理土壤的养分含量Table 3 Nutrient content in soils treated with different complex microbial agents

2.5 水稻秸秆原位还田配施复合菌系对水稻生长及产量的影响

秸秆不还田(无秸秆无菌剂)、秸秆还田配施复合菌系(复合菌系b、c、d)与秸秆还田不施菌剂(无菌剂)相比，对水稻株高和分蘖数有较为明显的差异(图4)，秸秆不还田处理的株高和分蘖数在前期表现较好，可能是由于还田的秸秆争夺氮素养分所至，在后期随着还田秸秆不断降解释放出其所含的养分，无秸秆处理的优势不再明显。最后一次测定时，在秸秆还田处理中，施用复合菌系d和复合菌系b与不施菌剂相比，株高分别提高了7.8%和4.2%，均达到差异显著水平(P<0.05)；分蘖数分别增加了13.7%和9.0%，复合菌系d与不施菌剂相比分蘖数达到差异显著水平(P<0.05)，复合菌系b与不施菌剂相比分蘖数差异不显著；复合菌系c与不施菌剂相比，株高和分蘖数均无显著差异。3种复合菌系中，复合菌系d作用效果最好。

从表4可以看出，秸秆不还田和秸秆还田不施菌剂两个处理之间的产量差异显著，秸秆还田不施菌剂较秸秆不还田处理产量提高了4.0%。秸秆还田后施用不同的复合菌系对产量产生了不同的影响，施用复合菌系B2+F5+F12的处理产量最高，达到9205 kg/hm2，与秸秆还田不施菌剂相比产量提高了6.3%；施用复合菌系B2+F12、F1+F5+F12的处理与秸秆还田不施菌剂相比产量分别提高了2.6%和0.5%。分析水稻的产量构成，秸秆还田处理的有效穗数和结实率比秸秆不还田处理分别高8.2%和0.9%；秸秆还田后施用复合菌系B2+F5+F12与秸秆还田不施菌剂相比，有效穗数、结实率和千粒重分别增加6.0%、0.7%、1.3%。

图4 施用不同复合菌系后水稻的株高和分蘖数Fig. 4 Plant height and tiller number as affected by different complex microbial agents

表4 复合菌系对水稻产量及其构成的影响Table 4 Effects of complex microbial agents on rice yield and its compositions

3 讨论

水稻秸秆是重要的农业废弃资源，秸秆还田是将秸秆资源化应用的重要方向。当前我国秸秆还田利用率一直处于较低水平，主要原因在于秸秆还田后降解较慢，养分释放速率无法满足作物需求，并且会妨碍下茬作物的生长[36]。秸秆还田后配施降解菌剂能够加速秸秆的降解，从而缓解秸秆还田利用的负面效应。李静等[32]筛选到的细菌菌株116和174对玉米秸秆的降解率分别为21.1%和18.4%，于慧娟等[37]筛选到的真菌菌株2-2和m-2对小麦秸秆的降解率分别为31%和29%，张冬雪等[13]筛选到的真菌菌株WAF6对水稻秸秆的降解率为45.7%。本研究采用多重指标评价法筛选获得的真菌F1、F5和F12对水稻秸秆的降解率分别为23.6%、25.3%、29.1%，细菌B2、B5和B6的水稻秸秆降解率分别为19.8%、20.4%、20.9%。筛选获得的单菌株在实验室条件下对水稻秸秆表现出较好的降解效果。

复合菌系的构建及其在促进水稻秸秆快速腐解方面的研究，张蕴琦等[38]构建的复合菌系1和菌系3经过7天的培养，对水稻秸秆的降解率分别为39.3%和31.0%；朱虹等[39]构建的复合菌系腐解12天后，对水稻秸秆的降解率为41.4%。本研究根据各单菌株的滤纸条崩解能力、对水稻秸秆的降解能力及拮抗试验结果，构建了7组复合菌系，分别命名为复合菌系 a (F5+F12)、b (B2+F12)、c (F1+F5+F12)、d(B2+F5+F12)、e (B2+B5+B6)、f (B6+F1)、g(B6+F5)，其中复合菌系d在秸秆液体培养基中震荡培养15天后，对水稻秸秆的降解率最高为40.3%，与单株菌中降解率最高的菌株相比，降解率提高了11.2个百分点。所以本研究构建的复合菌系d对水稻秸秆的降解效果与同类研究相比表现出较高水平，在水稻秸秆降解方面有很好的应用潜力。

秸秆原位还田配施降解菌剂能促进水稻秸秆快速腐解的相关研究，陈银建等[40]报道的腐解菌剂在处理100天时对水稻秸秆的降解率达到50.5%，黄亚丽等[41]报道的降解菌剂在45天时对玉米秸秆的降解率达到56.7%，关法春等[42]报道的生物菌剂在水稻秸秆堆腐5个月后，降解率达到58.3%。本研究构建的复合菌系d在5个月的田间试验中，对水稻秸秆的降解率最高为67.5%，而未施用菌剂的处理秸秆降解率为30.4%，施用菌剂后降解率提高了37.1个百分点，所以复合菌系d表现出更好的秸秆降解能力。

秸秆还田后，通过改善土壤物理化学性质、提高土壤有益微生物数量以及促进土壤酶活性，进而改善土壤环境，改良土壤耕作性能，在收获后的短时间内恢复土壤稳态，从而提高下一季作物的产量。李学初等[43]研究报道，在双季稻种植体系中早稻秸秆还田可使晚稻增产144.0～418.5 kg/hm2，配施腐熟菌剂后产量可进一步提高78.0～274.5 kg/hm2，增产效果十分明显。而关于秸秆还田配施腐解菌剂改善土壤养分状况，稳定和提高土壤有机质含量以及促进水稻增产的相关报道，刘爽[44]研究发现，水稻秸秆配施组合菌有利于土壤有机质、腐殖质含量的增加，速效磷和速效钾含量也有不同程度的提高。杨怀玉等[36]发现秸秆还田配施腐解菌剂能显著提高土壤有机质、速效钾和速效磷含量，朱坝墩南地区秸秆还田配施腐解菌剂有机质提高1.6 g/kg、速效钾提高8.7 mg/kg、速效磷提高0.8 mg/kg。本研究中秸秆还田配施复合菌系d与秸秆还田不施菌剂处理相比，有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量分别增加2.1 g/kg、1.9 mg/kg、0.6 mg/kg、1.7 mg/kg，尤其是土壤有机质在北方冷凉条件下提高幅度达到10.0%以上。李庆康等[45]报道水稻秸秆还田配施不同的腐解菌剂后水稻有效穗数、穗粒数和千粒重都有显著提高，进而提高水稻产量。本研究秸秆还田配施复合菌系d与秸秆还田不施菌剂相比，增加了水稻有效穗数、结实率和千粒重，增加幅度分别为6.0%、0.7%和1.3%，产量提高了6.3%，与杨怀玉等[36]、耿丽平等[46]的研究结果一致。秸秆还田配施降解菌剂能够促进秸秆快速腐解、增加土壤有机质含量，改善土壤养分状况，进而提高水稻产量，是实现秸秆还田、保护黑土地可持续利用较为有效的措施。

4 结论

我们从稻田土壤中分离筛选的菌株经过纯化和复配取得了良好的分解水稻秸秆的效果，特别是3个菌株的复合菌系B2+F5+F12，与未施用菌剂相比，水稻秸秆降解率提高了37.1个百分点，土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量分别增加了2.1 g/kg、1.9 mg/kg、0.6 mg/kg、1.7 mg/kg，水稻产量提高了6.3%。