李陽陽，陳帥民，范作偉，徐銘鴻，王學文，張立明，劉慧濤*，吳海燕*

（1 吉林省農業(yè)科學院，吉林長春 130033；2 前郭灌區(qū)國營紅旗農場，吉林前郭 131105；3 前郭縣農業(yè)技術推廣中心，吉林前郭 131100）

我國是糧食生產大國，也是秸稈資源大國，農業(yè)每年產生各類農作物秸稈約為7億t，其中水稻秸稈每年總產量約達2億t[1–2]。而我國水稻秸稈綜合利用技術相對落后，大部分秸稈還是以焚燒、堆積的方式處理，不僅造成了嚴重的環(huán)境污染和資源浪費，而且會對土壤微生物、土壤環(huán)境造成嚴重破壞[3–4]。近年來，秸稈還田作為一種保護性耕作措施被大力提倡，被認為是改善土壤理化性狀和提高土壤肥力的有效措施[5]。葉文培等[6]認為秸稈還田對水稻生長發(fā)育和產量有促進作用；劉鵬程等[7]研究認為，水稻秸稈留高茬原位還田后提升了土壤中易氧化態(tài)有機質含量，使土壤有機質的活性增強，有助于土壤養(yǎng)分供應；嚴慧峻等[8]報道水稻秸稈覆蓋和翻壓還田3年后土壤有機質含量增加19%以上；周江明等[9]研究認為，水稻秸稈經過5年全量原位還田后土壤中的速效氮提高近70%左右，有效磷提升幅度達到90%左右，速效鉀由于其移動性大的原因增加幅度略低一些。秸稈中含有豐富的有機質和氮、磷、鉀等礦物元素，通過還田方式可以增強土壤肥力，為土壤微生物提供豐富的碳源和氮源，促進微生物數量的增加，提高了細菌數量、多樣性豐富度與多樣性指數以及土壤微生物群落代謝能力和功能[10]。秸稈還田可明顯增加土壤孔隙度，減輕容重，增加土壤團聚體的數量，增強土壤保肥保水能力[11]。秸稈還田可以提升土壤有機質含量，增加土壤堿解氮和速效鉀含量，提高氮肥利用率和維持土壤鉀素平衡，進而提高水稻產量[12]。水稻秸稈還田不僅能實現資源轉化循環(huán)利用，也為其因焚燒或棄置堆積而造成的環(huán)境污染提供了解決方案，從而改善農業(yè)生態(tài)環(huán)境，促進農業(yè)的可持續(xù)協調健康發(fā)展[13]。

水稻是吉林省第二大糧食作物，2018年水稻種植面積是83.97萬hm2，占吉林省農作物總種植面積的14.99%。產量達到646.32萬t，按草谷比1.2∶1的比例計算，水稻秸稈資源量近780萬t[14]。水稻秸稈主要成分分為兩類物質，一類是易于降解的蛋白質、脂類、礦物質等；另一類是難降解的纖維素、半纖維素、木質素，占秸稈干物質含量的70%～80%，纖維素分子的連接鍵在25℃避光、干燥下半衰期約為 500萬年，自然狀態(tài)下極難分解[15]，大量秸稈殘留在耕作層，對下一個耕作季的插秧以及幼苗生長都產生很大的影響[16]。而且由于水稻秸稈C/N值較高，還田過量或者還田不均勻還會發(fā)生與作物爭奪氮素營養(yǎng)的現象。另外，秸稈還田還會增加稻田土壤CO2和CH4等氣體的排放，增加溫室效應，也會對水稻秧苗產生毒害[17]。因此，如何采取有效措施促進秸稈快速腐解是實現農作物秸稈資源肥料化、促進黑土地可持續(xù)利用的重要科學問題。

秸稈腐解菌劑是一類能夠產生纖維素酶、半纖維素酶和木質素酶等的多菌株復合的微生物菌劑，能夠強烈分解纖維素、半纖維素和木質素，是以速腐秸稈、雜草等為主的一種有機物料生物激發(fā)劑，其施入土壤后能增加分解秸稈的微生物數量，進而加快秸稈的分解和腐熟過程[18]。大量研究表明，秸稈降解菌不僅可以提高秸稈降解速度，還對土壤養(yǎng)分、土壤微生物、土壤酶活性以及作物產量等起到一定的促進作用，因此被廣泛關注[19]。目前秸稈降解菌劑的研究以纖維素降解微生物為主[20]。國內外的研究工作者已經從自然環(huán)境中篩選到了許多具有纖維素降解能力的菌株，包括細菌、真菌、放線菌[21]。已分離的細菌包括假單胞菌屬(Pseudomones)、根瘤菌屬(Rhizobium)、纖維單孢菌屬(Cellulomonas)、芽孢桿菌屬 (Bacillus)等[22–24]，真菌包括青霉屬 (Penicillium)、木霉屬 (Trichoderma)、毛殼霉屬 (Chaetomium)等[25–27]，放線菌包括鏈霉菌屬(Streptomyces)、諾卡氏菌屬(Nocardia)等[28–29]。秸稈降解是多種酶系協同作用的結果，單一菌株很難產生較為完全的酶系，因此對秸稈的降解能力有限，多種菌株復合后可產生多種酶系，從而提高降解效果[30]，人工篩選構建能夠產生多種酶的高效穩(wěn)定復合菌系，成為一個新的研究熱點[31]。

基于以上背景，鑒于東北地區(qū)的氣候特點，水稻秋季收獲后面臨冬季氣溫低、土壤凍結等實際問題，加之水分條件較差等自然條件的影響，致使水稻秸稈還田后腐解速度緩慢、分解周期長，腐解效果差，春季還會影響插秧緩苗和水稻產量。針對生產中的實際問題，本研究將實驗室條件下篩選復配的降解效果較好的復合菌系應用于水稻秸稈田間原位還田，研究復合菌系在田間條件下對水稻秸稈的降解效果以及對土壤有機質、土壤養(yǎng)分和水稻生物學性狀及產量的影響，為北方寒冷地區(qū)水稻秸稈原位還田快速腐解提供優(yōu)良的菌種資源及其組合，也為該復合菌系的開發(fā)利用提供理論依據和技術支持，是解決東北地區(qū)主要農作物秸稈綜合利用的重要措施。

1 材料與方法

1.1 菌株的分離、純化

菌種分離培養(yǎng)基為羧甲基纖維素(carboxy methyl cellulose,CMC)培養(yǎng)基；純化、保存培養(yǎng)基為LB培養(yǎng)基和PDA培養(yǎng)基；篩選培養(yǎng)基包括剛果紅培養(yǎng)基、復篩培養(yǎng)基、濾紙液體培養(yǎng)基；秸稈液體培養(yǎng)基配方參照張冬雪等[13]的方法。

樣品采集于吉林省松原市前郭縣水稻田帶腐爛秸稈的表層土壤(0—20 cm)，裝于自封袋中，于4℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

1.1.1 菌株的分離、純化 稱取5 g土壤樣品加入45 mL無菌水中，于28℃、150 r/min搖床中震蕩培養(yǎng)1 h，將樣品懸液用無菌水稀釋到3個濃度梯度，即103、104、105，分別涂布于CMC培養(yǎng)基上，置于28℃恒溫培養(yǎng)箱中，分離得到的細菌和真菌分別在LB和PDA培養(yǎng)基中進行5次純化并保存于–80℃超低溫冰箱。經過純化后的菌株點接于剛果紅固體培養(yǎng)基上，置于28℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)3～5天，觀察菌株周圍是否產生透明圈。

1.1.2 菌株的羧甲基纖維素酶活性及秸稈降解效果測定 羧甲基纖維素酶(CMCase)活性測定參照李靜等[32]的方法(DNS法)進行。

濾紙條崩解試驗：將篩選到的具有纖維素降解能力的菌株分別制備成菌懸液(細菌108個/mL，真菌 106個/mL)，取出 10 mL 接種于裝有90 mL濾紙液體培養(yǎng)基的三角瓶中，28℃、150 r/min震蕩培養(yǎng)15天，定期觀察濾紙條的崩解情況[13]。

秸稈降解效果測定：在裝有90 mL秸稈液體培養(yǎng)基的三角瓶中分別接入10 mL制備好的菌懸液(細菌108個/mL，真菌106個/mL)，對照組接入10 mL無菌水，28℃、150 r/min震蕩培養(yǎng)15天，將培養(yǎng)物離心，棄去上清液并用蒸餾水反復沖洗3～5次，80℃烘干至恒重，計算失重率[33]，每個處理設置3次重復。

1.1.3 菌株的鑒定及拮抗試驗 在篩選的菌株中挑選降解效果較好的菌株進行DNA提取，細菌PCR擴增采用的引物為：27F(5′-AGAGTTTGATCCTGG CTCAG-3′)和 1492R(5′-CTACGGCTACCTTGTTAC GA-3′)[23]，真菌 PCR 擴增采用的引物為：ITS1 (TCC GTAGGTGAACCTGCGG)和 ITS4 (TCCTCCGCT TATTGATATGC)[16]，擴增的條件為：95℃預變性5 min，95℃ 變性 30 s，58℃ 退火 30 s，細菌 72℃延伸90 s，真菌72℃延伸60 s，共35個循環(huán)，最后72℃延伸7 min。測序后的結果通過BLAST比對，在GenBank數據庫中尋找相似性最大菌株的基因序列，利用MEGA5.2.1軟件構建系統(tǒng)發(fā)育樹。

將挑選出的菌株進行兩兩交叉，劃線于羧甲基纖維素固體培養(yǎng)基上，倒置培養(yǎng)3天。若交叉點處兩種菌株生長較弱或不生長，說明兩菌之間有拮抗作用；若交叉點處菌株生長均良好，則說明兩菌之間無拮抗作用。

1.1.4 復合菌系的構建及秸稈降解效果測定 根據菌株的濾紙條崩解能力、對秸稈的降解能力及拮抗試驗結果，構建復合菌系。分別將單菌株制備成108個/mL (細菌)或 106個/mL (真菌)的菌懸液，將需要復合的各菌株按體積比1∶1 或1∶1∶1混合，取10 mL混合均勻的菌懸液，加入到90 mL秸稈液體培養(yǎng)基中，28℃、150 r/min震蕩培養(yǎng)7天，取上清液制備粗酶液，參照薩如拉等[34]的方法測定其濾紙酶活性。制備的復合菌系對秸稈的降解效果的測定方法同1.1.2。

1.2 復合菌系田間應用效果試驗

田間試驗于2020年5—9月，在吉林省松原市前郭灌區(qū)紅旗農場 (東經 124°96′75″，北緯45°3′35″)進行，試驗區(qū)屬中溫帶半濕潤大陸性季風氣候。年平均氣溫4.5℃，年平均日照 2880 h，無霜期141天，年平均降雨量450 mm，6—8月降水量占全年降水量的69%。土壤類型為黑鈣土，耕層土壤為0—20 cm，其基本理化性質為：pH 6.72、有機質20.4 g/kg、硝態(tài)氮 165 mg/kg、有效磷 37 mg/kg、速效鉀 238 mg/kg。

1.2.1 田間試驗設計與方法 設置5個處理：1) 水稻秸稈不還田；2) 水稻秸稈還田不施菌劑；3) 水稻秸稈還田+復合菌系 b (B2+F12)；4) 水稻秸稈還田+復合菌系 c (F1+F5+F12)；5) 水稻秸稈還田+復合菌系d (B2+F5+F12)。在春季插秧前，將水稻秸稈原位粉碎(長度約為10 cm)翻耕還田，還田量約為5 t/hm2。秸稈還田前向秸稈中施入復合菌系(菌液濃度同1.1.4)，用量為秸稈重量的0.5%。為了便于機械耕作，本試驗不設重復，每個處理面積為100 m2。供試水稻品種為吉粳83，各處理氮磷鉀肥用量相同，分別為 N 200 kg/hm2、P2O5100 kg/hm2、K2O 100 kg/hm2，氮肥為尿素，按基肥∶分蘗肥∶穗肥=2∶3∶3施用；磷、鉀肥全作基肥施用。

1.2.2 秸稈降解效果田間試驗 秸稈降解效果的測定利用尼龍網袋進行。將水稻秸稈切割成10 cm長的小段，稱取 30 g 裝入 10 目 (27 cm×32 cm)的尼龍網袋中，于2020年5月11日埋入水稻田，深度10—20 cm，每個秸稈還田處理小區(qū)中埋入12個尼龍網袋。分別于2020年6月21日、7月21日、8月21日和9月21日取樣，每次取3個尼龍袋作為重復。將尼龍網袋取出后，用水沖凈泥土，挑凈網袋中的水稻根系，將秸稈于80℃烘干至恒重后稱重，分別計算秸稈的降解率。

2020年9月末水稻收獲后，采用五點取樣法在每個試驗小區(qū)用土鉆取0—20 cm的土壤樣品，經自然風干，土壤有機質、堿解氮、速效磷和速效鉀含量分別采用重鉻酸鉀容量法、堿解擴散法、鉬銻抗比色法和火焰光度法[35]測定。

1.2.3 水稻生長及產量測定 從水稻分蘗期(2020年6月10日)開始，每處理按照五點取樣法每點測定5穴，每隔10天(6月20日、6月30日、7月10日、7月20日)測定一次地上部分植株高度和分蘗數，共計測定5次。水稻成熟后，同樣按照五點取樣法及平均數法每點取樣30穴，取接近平均穗數植株10穴，測定每穗總粒數、每穗實粒數、結實率、千粒重等理論產量構成因子，計算理論產量。

1.3 數據統(tǒng)計

使用 SPSS 22.0 軟件，采用 LSD 法和 ANOVA方差分析進行差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 菌株的分離篩選及對濾紙條和水稻秸稈的降解效果

利用剛果紅固體培養(yǎng)基對從土壤樣品中分離出的菌株進行初步篩選，共得到10株具有纖維素降解能力的菌株 (A3、A7、B2、B5、B6、D3、D6、F1、F5、F12)。從表1可知，F12和F5的羧甲基纖維素(CMC)酶最高酶活較大，分別為59.4和50.5 U/mL，D6和D3的CMC最高酶活較小，分別為8.7和14.1 U/mL。不同菌株的最高酶活出現時間也有所不同，B5、F5、F12 在培養(yǎng)第 5 天出現最高酶活，B2、B6、D3、F1在培養(yǎng)第7天出現最高酶活，A3、A7、D6在培養(yǎng)第9天出現最高酶活。經過15天的培養(yǎng)，不同菌株對濾紙條的崩解效果也有所不同，F12能在培養(yǎng)5 天內將濾紙條完全降解，降解速率最快，F5和F1分別在培養(yǎng)第9和11天將濾紙條完全降解，B5、B2和B6、A3和A7、D3和D6分別在第5、7、9、11天將濾紙條降解成多個較短的片段，之后沒有明顯變化。濾紙條在降解過程中先斷裂成較短的片段，最后降解成糊狀。

表1 各菌株羧甲基纖維素(CMC)酶活性及對濾紙條和水稻秸稈的降解效果Table 1 CMC enzyme activity of different strains and their degradation effect on filter paper and rice straw

在秸稈液體培養(yǎng)基中，未添加降解菌的對照組(CK)對水稻秸稈的降解率為4.5%，分別添加這10種降解菌后，降解率在9.3%～29.1%；菌株F12對水稻秸稈的降解效果最好，降解率為29.1%；菌株B2、B5、B6、F1、F5也有較好的降解效果，降解率分別為19.8%、20.4%、20.9%、23.6%、25.3%；菌株A3、A7、D3、D6的降解效果較一般，降解率分別為14.7%、14.4%、11.1%、9.3%。添加降解菌的處理組對水稻秸稈的降解率均高于CK。

2.2 菌株的鑒定及拮抗試驗結果

將降解效果較好的菌株B2、B5、B6、F1、F5、F12測序得到的序列在GenBank中進行Blast比對，鑒定這6株菌分別為貝萊斯芽孢桿菌(Bacillus velezensis)、耐鹽芽孢桿菌(Bacillus halotolerans)、枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)、米曲霉(Aspergillus oryzae)、黑曲霉(Aspergillus niger)、長枝木霉(Trichoderma longibrachiatum)，其最高相似度分別為99.86%、99.93%、99.93%、99.64%、99.64%、99.66% (圖1)。菌株 B2、B5、B6、F1、F5、F12 的登錄號分別為MZ268138、MZ268139、MZ268140、MZ268131、MZ268132、MZ268133。B2、B5、B6為細菌，F1、F5、F12為真菌，細菌和真菌分別構建系統(tǒng)發(fā)育樹如圖1A、B所示。由各菌株間的拮抗關系(表2)可知，菌株B2與其它5株菌間沒有拮抗作用，而B5、B6、F1、F5、F12都有與其產生拮抗作用的菌株，在構建復合菌系時要將無拮抗作用的菌株進行組合。

圖1 菌株 B2、B5、B6、F1、F5、F12 的系統(tǒng)發(fā)育樹Fig. 1 The phylogenetic tree of strains B2,B5,B6,F1,F5,and F12

表2 各菌株間的拮抗關系Table 2 Antagonistic relationship of strains

2.3 復合菌系濾紙酶活性及其對水稻秸稈的降解效果

根據菌株的濾紙條崩解能力、對秸稈的降解能力及拮抗試驗結果，構建7組復合菌系，分別為a,F5+F12；b,B2+F12；c,F1+F5+F12；d,B2+F5+F12；e,B2+B5+B6；f,B6+F1；g,B6+F5。不同復合菌系的濾紙酶活性有較大的差異(圖2A)，復合菌系b、c、d表現出較高的濾紙酶活性，分別為14.0、9.4、19.2 U/mL，復合菌系a、g的濾紙酶活性次之，分別為7.8和7.1 U/mL，復合菌系e、f的濾紙酶活性較低，分別為5.1和5.8 U/mL。不同復合菌系在秸稈液體培養(yǎng)基中震蕩培養(yǎng)15天后，對水稻秸稈也表現出不同的降解效果(圖2B)，復合菌系b、c、d的秸稈降解率分別為32.9%、29.8%、40.3%，與單株菌降解率最高的菌株F12相比，降解率分別提高了3.8、0.7、11.2個百分點；復合菌系a、e、f、g的降解率較低，降解率分別為28.6%、21.5%、22.7%、27.8%。從復合菌系的濾紙酶活性和對水稻秸稈的降解效果可以看出，復合菌系d表現出最好的纖維素降解能力，b、c次之，故選擇這3組復合菌系進行下一步研究。

圖2 不同復合菌系的濾紙酶活性及水稻秸稈的降解率Fig. 2 Filter paper enzyme activities and rice straw degradation rate of different complex microbial syatem

2.4 水稻秸稈原位還田配施復合菌系的降解效果及對土壤養(yǎng)分含量的影響

水稻秸稈原位還田配施復合菌系對秸稈降解效果(圖3)表明，隨著埋入土壤時間的延長，水稻秸稈降解率不斷提高，不同復合菌系也表現出不同的降解效果。埋入土壤130天后，未施用菌劑的處理秸稈降解率為30.4%，施用復合菌系b、c、d的處理秸稈降解率分別為61.1%、56.2%、67.5%，復合菌系d表現出的降解效果最好，與未施用菌劑的處理相比，其降解率提高了37.1個百分點；復合菌系b、c的處理與未施用菌劑的處理相比，降解率分別提高了30.7、25.8個百分點。而且秸稈原位還田并施用菌劑70天內，秸稈降解率提高的較快，在收獲前所有菌劑的降解率均達到最大值，施用菌劑處理的秸稈降解率明顯高于未施用菌劑處理的秸稈降解率。

圖3 配施復合菌系對原位還田水稻秸稈的降解率Fig. 3 In situ degradation rate of complex microbial agents on rice straw

水稻秸稈原位還田配施復合菌系各處理的土壤養(yǎng)分含量測定結果表明，秸稈還田處理的土壤有機質、堿解氮、速效磷、速效鉀含量明顯高于秸稈不還田處理，而秸稈還田配施復合菌系處理的土壤養(yǎng)分均高于不施菌劑的處理(表3)。施用復合菌系B2+F5+F12的土壤養(yǎng)分含量最高，與秸稈還田不施菌劑的處理相比，有機質、堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別增加 2.1 g/kg、1.9 mg/kg、0.6 mg/kg、1.7 mg/kg，與秸稈不還田的處理相比差異均達到顯著水平(P<0.05)，與秸稈還田不施菌劑的處理相比，土壤有機質和堿解氮含量差異也達到了顯著水平(P<0.05)；施用復合菌系B2+F12、F1+F5+F12處理次之。土壤養(yǎng)分含量變化結果與水稻秸稈原位還田配施復合菌系的降解效果是一致的，所以秸稈原位還田并配施高效的降解菌劑能提高秸稈的降解率，同時增加土壤有機質、堿解氮、速效磷、速效鉀等土壤養(yǎng)分含量，是促進作物高產的主要原因之一。

表3 不同復合菌系處理土壤的養(yǎng)分含量Table 3 Nutrient content in soils treated with different complex microbial agents

2.5 水稻秸稈原位還田配施復合菌系對水稻生長及產量的影響

秸稈不還田(無秸稈無菌劑)、秸稈還田配施復合菌系(復合菌系b、c、d)與秸稈還田不施菌劑(無菌劑)相比，對水稻株高和分蘗數有較為明顯的差異(圖4)，秸稈不還田處理的株高和分蘗數在前期表現較好，可能是由于還田的秸稈爭奪氮素養(yǎng)分所至，在后期隨著還田秸稈不斷降解釋放出其所含的養(yǎng)分，無秸稈處理的優(yōu)勢不再明顯。最后一次測定時，在秸稈還田處理中，施用復合菌系d和復合菌系b與不施菌劑相比，株高分別提高了7.8%和4.2%，均達到差異顯著水平(P<0.05)；分蘗數分別增加了13.7%和9.0%，復合菌系d與不施菌劑相比分蘗數達到差異顯著水平(P<0.05)，復合菌系b與不施菌劑相比分蘗數差異不顯著；復合菌系c與不施菌劑相比，株高和分蘗數均無顯著差異。3種復合菌系中，復合菌系d作用效果最好。

從表4可以看出，秸稈不還田和秸稈還田不施菌劑兩個處理之間的產量差異顯著，秸稈還田不施菌劑較秸稈不還田處理產量提高了4.0%。秸稈還田后施用不同的復合菌系對產量產生了不同的影響，施用復合菌系B2+F5+F12的處理產量最高，達到9205 kg/hm2，與秸稈還田不施菌劑相比產量提高了6.3%；施用復合菌系B2+F12、F1+F5+F12的處理與秸稈還田不施菌劑相比產量分別提高了2.6%和0.5%。分析水稻的產量構成，秸稈還田處理的有效穗數和結實率比秸稈不還田處理分別高8.2%和0.9%；秸稈還田后施用復合菌系B2+F5+F12與秸稈還田不施菌劑相比，有效穗數、結實率和千粒重分別增加6.0%、0.7%、1.3%。

圖4 施用不同復合菌系后水稻的株高和分蘗數Fig. 4 Plant height and tiller number as affected by different complex microbial agents

表4 復合菌系對水稻產量及其構成的影響Table 4 Effects of complex microbial agents on rice yield and its compositions

3 討論

水稻秸稈是重要的農業(yè)廢棄資源，秸稈還田是將秸稈資源化應用的重要方向。當前我國秸稈還田利用率一直處于較低水平，主要原因在于秸稈還田后降解較慢，養(yǎng)分釋放速率無法滿足作物需求，并且會妨礙下茬作物的生長[36]。秸稈還田后配施降解菌劑能夠加速秸稈的降解，從而緩解秸稈還田利用的負面效應。李靜等[32]篩選到的細菌菌株116和174對玉米秸稈的降解率分別為21.1%和18.4%，于慧娟等[37]篩選到的真菌菌株2-2和m-2對小麥秸稈的降解率分別為31%和29%，張冬雪等[13]篩選到的真菌菌株WAF6對水稻秸稈的降解率為45.7%。本研究采用多重指標評價法篩選獲得的真菌F1、F5和F12對水稻秸稈的降解率分別為23.6%、25.3%、29.1%，細菌B2、B5和B6的水稻秸稈降解率分別為19.8%、20.4%、20.9%。篩選獲得的單菌株在實驗室條件下對水稻秸稈表現出較好的降解效果。

復合菌系的構建及其在促進水稻秸稈快速腐解方面的研究，張?zhí)N琦等[38]構建的復合菌系1和菌系3經過7天的培養(yǎng)，對水稻秸稈的降解率分別為39.3%和31.0%；朱虹等[39]構建的復合菌系腐解12天后，對水稻秸稈的降解率為41.4%。本研究根據各單菌株的濾紙條崩解能力、對水稻秸稈的降解能力及拮抗試驗結果，構建了7組復合菌系，分別命名為復合菌系 a (F5+F12)、b (B2+F12)、c (F1+F5+F12)、d(B2+F5+F12)、e (B2+B5+B6)、f (B6+F1)、g(B6+F5)，其中復合菌系d在秸稈液體培養(yǎng)基中震蕩培養(yǎng)15天后，對水稻秸稈的降解率最高為40.3%，與單株菌中降解率最高的菌株相比，降解率提高了11.2個百分點。所以本研究構建的復合菌系d對水稻秸稈的降解效果與同類研究相比表現出較高水平，在水稻秸稈降解方面有很好的應用潛力。

秸稈原位還田配施降解菌劑能促進水稻秸稈快速腐解的相關研究，陳銀建等[40]報道的腐解菌劑在處理100天時對水稻秸稈的降解率達到50.5%，黃亞麗等[41]報道的降解菌劑在45天時對玉米秸稈的降解率達到56.7%，關法春等[42]報道的生物菌劑在水稻秸稈堆腐5個月后，降解率達到58.3%。本研究構建的復合菌系d在5個月的田間試驗中，對水稻秸稈的降解率最高為67.5%，而未施用菌劑的處理秸稈降解率為30.4%，施用菌劑后降解率提高了37.1個百分點，所以復合菌系d表現出更好的秸稈降解能力。

秸稈還田后，通過改善土壤物理化學性質、提高土壤有益微生物數量以及促進土壤酶活性，進而改善土壤環(huán)境，改良土壤耕作性能，在收獲后的短時間內恢復土壤穩(wěn)態(tài)，從而提高下一季作物的產量。李學初等[43]研究報道，在雙季稻種植體系中早稻秸稈還田可使晚稻增產144.0～418.5 kg/hm2，配施腐熟菌劑后產量可進一步提高78.0～274.5 kg/hm2，增產效果十分明顯。而關于秸稈還田配施腐解菌劑改善土壤養(yǎng)分狀況，穩(wěn)定和提高土壤有機質含量以及促進水稻增產的相關報道，劉爽[44]研究發(fā)現，水稻秸稈配施組合菌有利于土壤有機質、腐殖質含量的增加，速效磷和速效鉀含量也有不同程度的提高。楊懷玉等[36]發(fā)現秸稈還田配施腐解菌劑能顯著提高土壤有機質、速效鉀和速效磷含量，朱壩墩南地區(qū)秸稈還田配施腐解菌劑有機質提高1.6 g/kg、速效鉀提高8.7 mg/kg、速效磷提高0.8 mg/kg。本研究中秸稈還田配施復合菌系d與秸稈還田不施菌劑處理相比，有機質、堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別增加2.1 g/kg、1.9 mg/kg、0.6 mg/kg、1.7 mg/kg，尤其是土壤有機質在北方冷涼條件下提高幅度達到10.0%以上。李慶康等[45]報道水稻秸稈還田配施不同的腐解菌劑后水稻有效穗數、穗粒數和千粒重都有顯著提高，進而提高水稻產量。本研究秸稈還田配施復合菌系d與秸稈還田不施菌劑相比，增加了水稻有效穗數、結實率和千粒重，增加幅度分別為6.0%、0.7%和1.3%，產量提高了6.3%，與楊懷玉等[36]、耿麗平等[46]的研究結果一致。秸稈還田配施降解菌劑能夠促進秸稈快速腐解、增加土壤有機質含量，改善土壤養(yǎng)分狀況，進而提高水稻產量，是實現秸稈還田、保護黑土地可持續(xù)利用較為有效的措施。

4 結論

我們從稻田土壤中分離篩選的菌株經過純化和復配取得了良好的分解水稻秸稈的效果，特別是3個菌株的復合菌系B2+F5+F12，與未施用菌劑相比，水稻秸稈降解率提高了37.1個百分點，土壤有機質、堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別增加了2.1 g/kg、1.9 mg/kg、0.6 mg/kg、1.7 mg/kg，水稻產量提高了6.3%。