尹眾，王鑫，魯夢(mèng)醒，衛(wèi)正宇，王時(shí)聰，馬超

（農(nóng)田生態(tài)保育與污染防控安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，合肥230036）

中國(guó)擁有大量的各種農(nóng)作物秸稈，據(jù)統(tǒng)計(jì)2020年農(nóng)作物秸稈資源產(chǎn)量可達(dá)8.5億t[1]。大量的秸稈資源如果得不到合理利用，則既會(huì)造成資源浪費(fèi)，也會(huì)給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)巨大壓力[2]。秸稈堆腐可以快速實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物的無(wú)害化和肥料化，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物的高效利用[3]。然而，由于運(yùn)輸成本逐漸增加，傳統(tǒng)的秸稈有機(jī)肥工廠化生產(chǎn)模式已不能滿足當(dāng)前秸稈處理的需求。近些年，秸稈田間堆腐越來(lái)越受到學(xué)者們的關(guān)注[4]，而添加外源腐稈菌是加快秸稈腐解、提高堆腐效果的方法之一，但田間條件下堆肥的溫度、水分等因素難以控制，造成腐稈菌腐解效率低下。因此，亟需創(chuàng)新秸稈田間堆腐技術(shù)，提升田間條件下秸稈堆肥的效率。

秸稈堆腐是在微生物的作用下，降解和轉(zhuǎn)化有機(jī)物質(zhì)的生物化學(xué)過(guò)程，微生物活動(dòng)在堆腐過(guò)程中起到最主要的作用[5]。然而在自然狀態(tài)下，秸稈的降解周期長(zhǎng)，不利于降解微生物生長(zhǎng)[6]。腐稈菌常用于加速有機(jī)廢物堆肥的腐熟[7]，但作為一種新型微生物產(chǎn)品，其功能效應(yīng)并不穩(wěn)定。朱金霞等[8]研究發(fā)現(xiàn)接種腐稈菌有利于秸稈堆腐，但不同腐稈菌的作用效果有所差別；張秧等[9]研究發(fā)現(xiàn)不同腐稈菌對(duì)物料中有機(jī)物降解效果的差異性與菌劑中微生物的組成配比密不可分。因此，明確不同腐稈菌對(duì)秸稈堆腐的影響具有重要意義。

秸稈堆腐配施氮肥可以調(diào)解堆體C/N，提高秸稈腐解速率。前人研究表明，常規(guī)情況下秸稈初始C/N為25∶1，最適用于秸稈或其他農(nóng)業(yè)固體廢物的微生物發(fā)酵和分解[10-11]。但腐稈菌施入會(huì)改變土著微生物群落結(jié)構(gòu)和功能，進(jìn)而令其氮素需求發(fā)生變化[12-13]，因此最佳初始C/N可能會(huì)發(fā)生改變。此外，前人研究秸稈堆腐多在室內(nèi)或廠房集中進(jìn)行，田間堆腐是否適用最佳C/N 25∶1 尚不明確。因此，探明秸稈田間堆腐配施不同腐稈菌是否存在對(duì)應(yīng)的最佳初始C/N十分重要。

前人研究多關(guān)注不同腐稈菌種類和不同C/N 對(duì)秸稈腐解的影響，例如：Yusef 等[14]研究發(fā)現(xiàn)秸稈還田條件下腐稈菌配施氮肥時(shí)秸稈初始C/N 為18∶1最有利于秸稈腐解；朱遠(yuǎn)芃等[15]研究發(fā)現(xiàn)氮肥和腐稈菌組合可以協(xié)同促進(jìn)秸稈堆腐。但有關(guān)不同C/N下腐稈菌對(duì)秸稈堆腐的影響還缺乏深入研究，有必要探明不同腐稈菌和C/N 組合對(duì)秸稈堆腐的作用效果。

本研究采用2因子3水平交互實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，共計(jì)9個(gè)處理，分析秸稈堆腐過(guò)程中秸稈質(zhì)量、化學(xué)組成、酶活性和細(xì)菌群落多樣性的變化規(guī)律，旨在明確不同腐稈菌和C/N 組合對(duì)水稻秸稈田間堆腐效果的影響，從而為秸稈田間堆腐技術(shù)的發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于安徽省合肥市肥西縣（31°30′N，117°16′E），處于北緯亞熱帶與暖溫帶過(guò)渡地區(qū)，氣候溫暖濕潤(rùn)，有明顯的過(guò)渡性，年平均氣溫14.8～15.9 ℃，年均降水量982.6 mm，夏季降水量占全年降水量的42%，年日照時(shí)數(shù)2 035 h，無(wú)霜期在227 d以上。

1.2 試驗(yàn)材料

供試秸稈為在自然環(huán)境下降解1～2 周，已形成自身降解菌群的水稻秸稈，秸稈全碳374.981 g·kg-1、全氮12.93 g·kg-1、全磷0.80 g·kg-1、全鉀8.93 g·kg-1。

供試腐稈菌和氮肥：根據(jù)前期室內(nèi)實(shí)驗(yàn)腐解效果，腐稈菌選用解淀粉芽孢桿菌（Bacillus amyloliquefaciens）SQR9 和纖維化纖維微細(xì)菌（Cellulosimicrobium cellulans）MC29，SQR9 是一株分離自黃瓜根際的植物根際促生菌株，MC29 是一株從砂姜黑土中篩選得到的具有秸稈腐解能力的菌株，MC29 腐稈菌由本實(shí)驗(yàn)室提供，SQR9 腐稈菌由江蘇省固體有機(jī)廢棄物資源化高新技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供；氮肥選用尿素（N 46%）。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用2（不接菌對(duì)照：CK，腐稈菌：SQR9、MC29）×3（C/N：15∶1、25∶1、35∶1）交互設(shè)計(jì)，試驗(yàn)過(guò)程中進(jìn)行6次采樣，每次2個(gè)重復(fù)。

首先，堆制直徑1 m，高1 m，重約54.6 kg 的秸稈條垛9 個(gè)。在各條垛中部分別放入預(yù)先準(zhǔn)備的裝有10 g長(zhǎng)1 cm秸稈的200目尼龍袋12個(gè)；然后根據(jù)秸稈C、N 含量，以及目標(biāo)C/N，分別添加尿素配成的溶液；尿素添加完成后，開(kāi)始進(jìn)行不同腐稈菌的接種處理，SQR9 和MC29 接種前先進(jìn)行預(yù)培養(yǎng)，將培養(yǎng)至指數(shù)生長(zhǎng)期的菌株用無(wú)菌水離心重懸3 次后分別稀釋成1.12×109CFU·mL-1和2.07×109CFU·mL-1的菌液，分別移取一定量菌液至秸稈堆體中，使每堆秸稈含有的菌體數(shù)約為1×107CFU·kg-1；最后，對(duì)堆體進(jìn)行水分調(diào)控和覆膜，在常規(guī)管理情況下堆腐120 d。

1.4 樣品采集與指標(biāo)測(cè)定

1.4.1 樣品采集

布置試驗(yàn)完成后將剩余秸稈收集起來(lái)作為第0天的樣品，樣品待干燥后過(guò)100 目篩用于分析初始理化性質(zhì)。在第3、7、15、30、60、120天采樣，根據(jù)秸稈腐解率變化結(jié)果優(yōu)選出第7天和第120天的樣品進(jìn)行化學(xué)組成、酶活性和細(xì)菌群落多樣性等測(cè)定。秸稈干樣于電熱鼓風(fēng)干燥箱中烘干，一部分用于秸稈降解率的分析，另一部分粉碎過(guò)100 目篩，用于紅外光譜的測(cè)定；秸稈鮮樣儲(chǔ)存于0 ℃的冰箱，用于酶活性測(cè)定；秸稈凍樣儲(chǔ)存于-80 ℃的冰箱，用于分析細(xì)菌群落組成。

1.4.2 秸稈腐解率

每次取樣時(shí)隨機(jī)從堆體中選取2 個(gè)網(wǎng)袋，用水沖洗網(wǎng)袋粘附的泥漿，在75 ℃下烘干，稱質(zhì)量，按照以下公式計(jì)算秸稈腐解率。

式中：Rsr為秸稈腐解率，%；M0為原始秸稈干質(zhì)量，g；Mt為腐解t天后的秸稈干質(zhì)量，g。

1.4.3 樣品養(yǎng)分含量測(cè)定與化學(xué)組成分析

參照《土壤農(nóng)化分析》的相關(guān)方法[16]，測(cè)定樣品養(yǎng)分含量。秸稈樣品在75 ℃烘干后研磨過(guò)100目篩，秸稈碳含量采用重鉻酸鉀-外加熱法測(cè)定；采用H2SO4-H2O2消煮法制備待測(cè)液，采用凱氏定氮法測(cè)定全氮含量，采用鉬銻抗比色法測(cè)定全磷含量，采用NH4OAc-火焰光度法測(cè)定土壤速效鉀含量。

采用傅里葉變換紅外光譜法進(jìn)行化學(xué)組成分析[17]。紅外光譜采用KBr 壓片后Nicolet 8700 傅里葉變換紅外光譜儀（Fourier Transform Infrared Spectrometer，F(xiàn)TIR，美國(guó)熱電公司）進(jìn)行分析，波譜范圍4 000～400 cm-1，分辨率4 cm-1，透射模式掃描32 次。壓片前分別取出事先烘干的KBr 300 mg 和秸稈樣品3 mg，并在瑪瑙研缽中充分磨細(xì)，然后放入100 ℃的烘箱內(nèi)，烘干5 min左右，取出后繼續(xù)研磨約30 s進(jìn)行裝模壓片。

紅外光譜的吸收峰強(qiáng)度之比可以間接明確各類官能團(tuán)的數(shù)量之比，秸稈的2 920 cm-1與1 640 cm-1和1 050 cm-1與1 640 cm-1處的峰強(qiáng)度比值可以間接明確各類含碳官能團(tuán)在樣品中的數(shù)量比例，反映秸稈腐解程度[18]。2 920 cm-1處的吸收峰為C—H 的伸縮振動(dòng)，脂肪族和脂環(huán)族；1 640 cm-1處的吸收峰為酰胺化合物及木質(zhì)素中與芳香環(huán)相連的伸縮振動(dòng)；1 460 cm-1處的吸收峰為木質(zhì)素、脂肪族化合物的C—N 伸縮振動(dòng)；1 050 cm-1處的吸收峰為纖維素和半纖維素的C—O伸縮振動(dòng)及Si—O的伸縮振動(dòng)。

1.4.4 秸稈細(xì)菌群落變化

參考Zhang 等[19]的提取方法，根據(jù)E.Z.N.A.?Soil DNA Kit（Omega Bio-tek，Norcross，GA，美國(guó)）試劑盒說(shuō)明書(shū)，提取秸稈樣本中的微生物組總DNA。DNA純度和濃度檢測(cè)采用NanoDrop2000，DNA完整性檢測(cè)：1%瓊脂糖凝膠，1×TAE緩沖液，100 V，電泳20 min。

細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)研究采用16S rRNA V5～V6區(qū)引物799F（上游引物）5′-AACMGGATTAGATACCCKG-3′和1115R（下游引物）5′-AGGGTTGCGCTCGTTG-3′進(jìn)行PCR 擴(kuò)增，每個(gè)樣本的擴(kuò)增引物含有8個(gè)堿基標(biāo)簽序列用以區(qū)分樣本。準(zhǔn)備20μL 的PCR 反應(yīng)體系：4μL 的5×FastPfu Buffer，2μL 的2.5 mmol·L-1dNTPs，上下游引物各0.8 μL（5 μmol·L-1），0.4 μL 的FastPfu Polymerase，以及10 ng 模板DNA。PCR 擴(kuò)增實(shí)驗(yàn)程序如下：94 ℃下進(jìn)行4 min；94 ℃下進(jìn)行30 s，55 ℃下進(jìn)行30 s，72 ℃下進(jìn)行1 min，上述三步驟進(jìn)行25個(gè)循環(huán)；最后72 ℃保持10 min。

擴(kuò)增產(chǎn)物經(jīng)2%瓊脂糖凝膠電泳后采用AxyPrep DNA Gel Extraction Kit（Axygen Biosciences，Union City，CA，美國(guó)）試劑盒，參照說(shuō)明書(shū)操作流程進(jìn)行純化。將PCR 產(chǎn)物用Quantus?Fluorometer 進(jìn)行檢測(cè)定量。按照每個(gè)樣本的測(cè)序量要求，進(jìn)行相應(yīng)比例的混合。使用NEXTFLEX Rapid DNA-Seq Kit 建庫(kù)。利用Illumina 公司的NovaSeq PE250 平臺(tái)測(cè)序（上海凌恩生物科技有限公司）。

1.4.5 秸稈酶活性

纖維素酶活性采用蒽酮比色法[20]，測(cè)定纖維素酶催化羧甲基纖維素鈉降解產(chǎn)生的還原糖的含量。

木質(zhì)素過(guò)氧化物酶活性采用以天青B 為底物的測(cè)定方法[21]，木質(zhì)素過(guò)氧化物酶催化天青脫甲基，通過(guò)測(cè)定在651 nm 處吸光度變化計(jì)量木質(zhì)素過(guò)氧化物酶活性。

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel進(jìn)行整理，秸稈腐解率、秸稈腐解度和秸稈酶活性采用單因素方差分析（One-Way ANOVA）并用Duncan′s test 檢驗(yàn)其差異顯著性水平（P＜0.05），腐稈菌和C/N 及其交互作用采用雙因素方差分析（Two-Way ANOVA），數(shù)據(jù)分析由SPSS 26.0 完成，圖形由Origin 2018 繪制。基于Mothur v.1.30.1軟件進(jìn)行稀釋曲線分析，以揭示多樣性指數(shù)，包括Chao1 和Shannon 多樣性指數(shù)?；赨niFrac 計(jì)算β 多樣性距離矩陣，優(yōu)勢(shì)菌群相對(duì)豐度圖和NMDS（Non-metric multidimensional scaling）分析圖均由R語(yǔ)言（version 4.1.2）vegan軟件包實(shí)現(xiàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理下秸稈的腐解率變化

如圖1 所示，腐解到第7 天時(shí)，不同腐稈菌和C/N對(duì)秸稈腐解率無(wú)顯著影響（P＞0.05）；腐解到第120 天時(shí)，不同腐稈菌和C/N 對(duì)秸稈腐解率均有顯著影響（P＜0.05），但二者的交互作用不顯著，MC29的促腐效果總體強(qiáng)于SQR9，與CK處理相比，MC29腐稈菌處理下C/N 25∶1能顯著提升秸稈腐解率（P＜0.05），腐解率達(dá)到35.93%。

圖1 不同處理下秸稈的腐解率變化Figure 1 Changes of straw decomposition rate under different treatments

2.2 不同處理下秸稈殘余物的腐解度變化

如表1 所示，腐解到第7 天時(shí)，腐稈菌對(duì)2 920 cm-1/1 640 cm-1和1 050 cm-1/1 640 cm-1峰強(qiáng)度比值的影響不顯著（P＞0.05），C/N 對(duì)2 920 cm-1/1 640 cm-1和1 050 cm-1/1 640 cm-1峰強(qiáng)度比值有顯著影響（P＜0.05），二者的交互作用不顯著（P＞0.05）。2 920 cm-1/1 640 cm-1峰強(qiáng)度比值在不同腐稈菌處理下均以C/N 25∶1 最高，1 050 cm-1/1 640 cm-1峰強(qiáng)度比值在CK 處理下以C/N 35∶1 最高，在SQR9 處理和MC29 處理下均以C/N 25∶1 最高。腐解到第120 天時(shí)，2 920 cm-1/1 640 cm-1和1 050 cm-1/1 640 cm-1峰強(qiáng)度比值在不同處理下均無(wú)顯著差異（P＞0.05）。

表1 不同處理下秸稈殘余物的腐解度變化Table 1 Changes of straw decomposition degree under different treatments

2.3 不同處理下秸稈的酶活性變化

如圖2所示，腐解至第7天時(shí)，不同腐稈菌對(duì)纖維素酶活性有顯著影響（P＜0.05），C/N 對(duì)纖維素酶活性的影響不顯著（P＞0.05），二者的交互作用影響也不顯著（P＞0.05）。SQR9處理下的纖維素酶活性總體高于CK 和MC29。腐解至第120 天時(shí)，不同腐稈菌和C/N對(duì)纖維素酶活性均有顯著影響（P＜0.05），但二者的交互作用影響不顯著（P＞0.05），CK和MC29處理下的纖維素酶活性高于SQR9 處理，C/N 25∶1 處理下的纖維素酶活性高于C/N 15∶1處理，C/N 35∶1處理下的纖維素酶活性與其余兩種C/N 處理相比無(wú)顯著差異（P＞0.05）。

圖2 水稻秸稈堆腐過(guò)程中纖維素酶和木質(zhì)素過(guò)氧化物酶活性的變化Figure 2 Changes of cellulase and lignin peroxidase activity during rice straw-composting

腐解至第7 天時(shí)，不同腐稈菌和C/N 對(duì)木質(zhì)素過(guò)氧化物酶活性無(wú)顯著影響（P＞0.05），二者的交互作用影響也不顯著（P＞0.05）。腐解至第120 天時(shí)，不同腐稈菌對(duì)木質(zhì)素過(guò)氧化物酶活性有顯著影響（P＜0.05），C/N 對(duì)纖維素酶活性的影響不顯著（P＞0.05），二者的交互作用影響也不顯著（P＞0.05），MC29 處理下的木質(zhì)素過(guò)氧化物酶活性高于CK處理，SQR9處理下的木質(zhì)素過(guò)氧化物酶活性與其余兩種腐稈菌處理相比無(wú)顯著差異（P＞0.05）。

2.4 不同處理下秸稈的細(xì)菌群落變化

如表2 所示，腐解至第7 天時(shí)，腐稈菌和C/N 對(duì)Chao1 指數(shù)和Shannon 數(shù)值均無(wú)顯著影響（P＞0.05），二者的交互作用影響也不顯著（P＞0.05）。腐解至第120 天時(shí)，C/N 對(duì)Chao1 指數(shù)和Shannon 指數(shù)有顯著影響（P＜0.05），腐稈菌對(duì)Chao1 指數(shù)和Shannon 指數(shù)的影響不顯著（P＞0.05），二者的交互作用影響也不顯著（P＞0.05），在CK 處理下，Chao1 指數(shù)和Shannon 指數(shù)差異不顯著，在SQR9 和MC29 處理下，C/N 對(duì)Chao1指數(shù)和Shannon 指數(shù)有顯著影響，Chao1 指數(shù)和Shannon 指數(shù)總體呈現(xiàn)出隨C/N 升高而上升的趨勢(shì)，氮素添加量過(guò)高會(huì)降低細(xì)菌群落豐富度和多樣性。

表2 不同處理下秸稈的細(xì)菌群落豐富度和多樣性變化Table 2 Changes of straw bacteria richness and diversity under different treatments

如圖3 所示，腐解至第7 天時(shí)，門(mén)水平上，不同處理下Proteobacteria（變形菌門(mén)）相對(duì)豐度均為最高，為優(yōu)勢(shì)細(xì)菌類群，其次是Bacteroides（擬桿菌門(mén)）和Actinobacteria（放線菌門(mén)）；綱水平上，不同處理下Gammaproteobacteria（γ-變形菌綱）相對(duì)豐度均為最高，為優(yōu)勢(shì)細(xì)菌類群，其次是Actinobacteria（放線菌綱）、Alphaproteobacteria（α-變形菌綱）和Clostridia（梭菌綱）。但隨著腐解時(shí)間的延長(zhǎng)，腐解到第120 天時(shí)，門(mén)水平上，Proteobacteria 的相對(duì)豐度減小，Bacteroidota和Firmicutes（厚壁菌門(mén)）相對(duì)豐度升高，Proteobacteria、Bacteroides、Actinobacteria 和Firmicutes 4 個(gè)菌門(mén)相對(duì)豐度較高，Patescibacteria、Myxococcota、Bdellovibrionota、Gemmatimonadota 和Acidobacteriota 等 細(xì) 菌菌門(mén)在各樣品中相對(duì)豐度都較低；綱水平上，Gammaproteobacteria 相對(duì)豐度減小，Bacteroidia（擬桿菌綱）和Bacilli（芽孢桿菌綱）等菌綱相對(duì)豐度升高。

圖3 不同處理下細(xì)菌在門(mén)和綱分類水平上的優(yōu)勢(shì)菌群相對(duì)豐度圖Figure 3 Relative abundance of bacterial phyla and bacterial class under different treatments

如圖4所示，腐解至第7天時(shí)，各樣本點(diǎn)分布較為集中，ANOSIM 分析結(jié)果顯示不同腐稈菌和C/N 對(duì)細(xì)菌群落相似度無(wú)顯著影響（P＞0.01）；腐解至第120 天時(shí)，不同處理下各樣本點(diǎn)較為分散，ANOSIM 分析結(jié)果顯示C/N 對(duì)細(xì)菌群落相似度有顯著影響（P＜0.01）。如表3 所示，腐解至第120 天時(shí)，PERMANOVA 分析結(jié)果顯示C/N 15∶1、C/N 25∶1、C/N 35∶1 處理之間細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)均存在顯著差異（P＜0.05），表明腐解至第120天時(shí)，不同C/N會(huì)顯著影響細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)。

表3 堆腐第120天時(shí)不同C/N處理間的細(xì)菌群落差異（PERMANOVA）Table 3 PERMANOVA test indicating the bacteria community differences between groups of different C/N after 120 days of composting

圖4 不同處理下堆腐第7天和第120天的細(xì)菌群落NMDS分析圖Figure 4 The NMDS analysis of bacteria community after 7 days and 120 days of composting under different treatments

3 討論

本研究發(fā)現(xiàn)不同C/N 會(huì)顯著影響第7 天的秸稈化學(xué)組成變化，不同C/N 和腐稈菌會(huì)顯著影響第120天的秸稈腐解率變化。堆腐第7 天時(shí)，C/N 對(duì)秸稈的腐解度有顯著影響，SQR9 和MC29 處理下2 920 cm-1/1 640 cm-1和1 050 cm-1/1 640 cm-1的峰強(qiáng)度比值均以C/N 25∶1最高，表明C/N 25∶1條件下，脂肪類物質(zhì)、多糖物質(zhì)相較于芳香類物質(zhì)有所增加，這與孫向平等[22]的研究結(jié)果一致。在本研究中，MC29 和SQR9 處理下均為C/N 25∶1 秸稈腐解度最高。這可能是因?yàn)椋阂环矫?，氮能夠與秸稈中的多酚、木質(zhì)素等形成復(fù)雜化合物，使易于分解此類化合物的微生物成為優(yōu)勢(shì)種群；另一方面，田間堆腐時(shí)，調(diào)節(jié)堆體C/N 促進(jìn)了秸稈中木質(zhì)素的變性，從而促進(jìn)了纖維木質(zhì)素的分解[23]。

在本研究中，堆腐前期變形菌門(mén)、擬桿菌門(mén)、放線菌門(mén)和厚壁菌門(mén)為優(yōu)勢(shì)菌門(mén)，其豐度超過(guò)90%，這與Tortosa 等[24]的研究結(jié)果一致。前人研究表明，變形菌門(mén)、擬桿菌門(mén)、放線菌門(mén)和厚壁菌門(mén)是在木質(zhì)纖維素堆肥中主導(dǎo)的細(xì)菌門(mén)類[25]，這4 種菌門(mén)對(duì)腐解過(guò)程中有機(jī)物的分解起主要作用。其中，變形菌門(mén)具有產(chǎn)漆酶能力，在放線菌門(mén)和芽單胞菌門(mén)的協(xié)同作用下進(jìn)行木質(zhì)素的加工和代謝[26]。擬桿菌門(mén)是降解木質(zhì)素的功能菌，具有降解大分子物質(zhì)的能力，包括纖維素、淀粉和幾丁質(zhì)等[27]。而放線菌門(mén)具有良好的纖維素酶活性，放線菌門(mén)下的諾卡氏菌（Nocardioeae）、鏈霉菌科（Streptomycetaceae）等在秸稈木質(zhì)纖維素分解過(guò)程中起著非常重要的作用[28]。值得一提的是，本研究發(fā)現(xiàn)堆腐第7 天時(shí)不同處理下秸稈腐解率無(wú)顯著差異，而王志方等[29]研究發(fā)現(xiàn)添加氮肥后，腐解前期的降解率下降，這與本研究結(jié)果不一致，但是Grandy 等[30]研究也指出秸稈腐解率不受施氮量的影響。造成本研究堆腐前期不同處理下秸稈腐解率無(wú)顯著差異的原因可能是試驗(yàn)在冬季田間進(jìn)行且未提供通氣，腐稈菌生長(zhǎng)速度較慢，有機(jī)物質(zhì)降解效率較低，秸稈腐解需要更長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)完成，腐稈菌和氮肥需要充足的時(shí)間才能顯著增加秸稈的質(zhì)量損失。

本研究顯示，堆腐第120天時(shí)，雖然腐稈菌和C/N的交互作用影響不顯著，但是腐稈菌和C/N 對(duì)腐解率均有顯著影響。另外，本研究還發(fā)現(xiàn)MC29 腐稈菌處理下C/N 25∶1 的腐解率高于其余組合，這可能與C/N 25∶1 條件下纖維素酶、木質(zhì)素過(guò)氧化物酶活性的提高有關(guān)。纖維素酶包括β-葡萄糖苷酶、纖維二糖苷酶和木聚糖酶等多種酶，通過(guò)加快秸稈中多糖以及可溶性碳等組分的分解，可提高秸稈腐解率[31]。?？×岬萚32]比較了不同C/N 堆肥過(guò)程中纖維素酶和蔗糖酶的活性變化發(fā)現(xiàn)，C/N 25∶1 時(shí)纖維素酶活性最高，說(shuō)明C/N 25∶1 時(shí)更有利于纖維素的分解。Guo 等[33]也發(fā)現(xiàn)，充足的氮肥投入可以增強(qiáng)與秸稈腐解相關(guān)的纖維素酶活性。木質(zhì)素過(guò)氧化物酶是木質(zhì)素生物降解過(guò)程中的主要木質(zhì)素降解酶類，可在木質(zhì)素聚合物內(nèi)形成自由基，導(dǎo)致鍵穩(wěn)定性變差從而破壞木質(zhì)素大分子[34]，降低秸稈殘余物的木質(zhì)素含量。Yang 等[35]的研究也表明堆肥過(guò)程中C/N 25∶1 最有利于刺激木質(zhì)素過(guò)氧化物酶活性，進(jìn)而促進(jìn)木質(zhì)素纖維素的降解。

堆腐第120 天時(shí)，不同處理下細(xì)菌群落的Chao1指數(shù)和Shannon 指數(shù)均呈隨施氮量上升而下降的趨勢(shì)，此結(jié)果與劉倩倩[36]的研究結(jié)果一致。前人研究表明，高施氮處理會(huì)降低微生物生物量、多樣性和呼吸速率[37]，而微生物形成自身細(xì)胞通常需要吸收1 份氮和5 份碳，同時(shí)消耗作為能源的20 份碳，所以25∶1 是大部分微生物進(jìn)行生命活動(dòng)的最佳C/N，即C/N 越接近于25∶1，越有利于有機(jī)質(zhì)的充分轉(zhuǎn)化[38]，C/N 25∶1可能更有利于MC29 腐稈菌定殖，微生物群落也向著更加有利于秸稈腐解的方向發(fā)展。另外，門(mén)和綱分類水平上的優(yōu)勢(shì)菌群的相對(duì)豐度也隨著堆腐進(jìn)程發(fā)生了一定的變化。變形菌門(mén)和變形菌門(mén)下的γ-變形菌綱的相對(duì)豐度下降，這可能是因?yàn)樽冃尉T(mén)是富營(yíng)養(yǎng)型細(xì)菌，在豐富的營(yíng)養(yǎng)環(huán)境中生長(zhǎng)較快，腐解后期，堆體中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)減少，變形菌門(mén)生長(zhǎng)受到抑制[39]。擬桿菌門(mén)和擬桿菌門(mén)下的擬桿菌綱的相對(duì)豐度上升可能是因?yàn)閿M桿菌門(mén)細(xì)菌與DNA、脂類和蛋白質(zhì)等有機(jī)物質(zhì)的轉(zhuǎn)換密切相關(guān)[40]，擬桿菌門(mén)下的鞘脂桿菌綱、鞘脂桿菌目類群的最大作用就是降解纖維素。因此在堆腐過(guò)程中，擬桿菌門(mén)的相對(duì)豐度上升，從而秸稈中的纖維素被降解。厚壁菌門(mén)和芽孢桿菌綱在堆腐過(guò)程中相對(duì)豐度出現(xiàn)明顯上升，這可能是因?yàn)楹癖诰T(mén)能夠產(chǎn)生內(nèi)生孢子，具有較高的耐受性，能夠生存在不適宜的環(huán)境中[41-43]，且芽孢桿菌綱下的芽孢桿菌屬能夠降解多種大分子化合物，如淀粉、纖維素等多糖、蛋白質(zhì)等[44-45]，因此其可協(xié)助擬桿菌門(mén)降解秸稈中富含的纖維素大分子。另外，本研究發(fā)現(xiàn)堆腐后期不同處理下秸稈的化學(xué)組成無(wú)顯著差異，這與王時(shí)聰[46]的研究結(jié)果一致。造成這種現(xiàn)象的原因可能是秸稈堆腐時(shí)微生物會(huì)優(yōu)先分解可溶性糖類、纖維素等，堆腐后期不同處理下秸稈中主要是難分解的物質(zhì)，如木質(zhì)素、芳香類物質(zhì)等[47]。

值得注意的是，本文對(duì)不同處理下秸稈的微生物群落動(dòng)態(tài)變化的研究只考慮了細(xì)菌，而根據(jù)前人研究，真菌也在秸稈堆腐過(guò)程中起到了不可忽視的作用，故后續(xù)可對(duì)真菌群落的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行研究，以更加全面地揭示秸稈微生物群落的變化。除此之外，氮肥形態(tài)的影響也是值得探究的一個(gè)方面，未來(lái)可以從不同氮肥形態(tài)的角度對(duì)秸稈堆腐進(jìn)行進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

（1）堆腐第7 天，不同C/N 對(duì)水稻秸稈的腐解度有顯著影響，SQR9 和MC29 腐稈菌處理下均為C/N 25∶1 腐解度最高；堆腐第120 天，不同腐稈菌和C/N組合可以影響水稻秸稈的田間堆腐效果，相比SQR9，MC29 的腐解效果較好且存在對(duì)應(yīng)的最佳初始C/N 25∶1。

（2）堆腐第7 天，不同腐稈菌對(duì)纖維素酶活性有顯著影響；堆腐第120 天，不同腐稈菌對(duì)水稻秸稈纖維素酶和木質(zhì)素過(guò)氧化物酶活性均有顯著影響，而不同C/N 對(duì)水稻秸稈纖維素酶活性和細(xì)菌群落多樣性及其結(jié)構(gòu)有顯著影響。

致謝:本研究得到了江蘇省固體有機(jī)廢棄物資源化高新技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的幫助，在此表示衷心的感謝