促腐菌对水稻秸秆腐解的影响及其机理
秸秆还田是提高土壤肥力和作物产量的重要措施，然而双季稻种植体系中由于早稻秸秆在田间不能快速腐解直接影响到秸秆还田在晚稻季效果，如何促进秸秆腐解是当前有待解决的生产问题。研究了三种候选促腐菌，即假单胞菌、芽孢杆菌、青霉和一种商品菌剂在田间条件下的作用效果，并与不施菌剂处理进行比较，试验在江西省上高县双季稻种植区晚稻季节进行，探索了田间条件下添加促腐菌对水稻产量以及土壤生化性质的影响;同时设置秸秆包网袋填埋试验，分别于秸秆包填埋于土壤后第7、14、28、56、84天(d)取秸秆样品，测定秸秆腐解率、养分释放率、胞外酶活性、微生物磷脂脂肪酸生物量以及纤维素分解基因拷贝数，阐明了田间条件下添加促腐菌对秸秆腐解的影响以及微生物学作用机制。论文主要结果如下: (1)添加促腐菌对水稻秸秆腐解进程的影响。添加促腐菌可一定程度上促进秸秆腐解和养分释放，以添加假单胞菌处理促腐效果最好，其次为青霉。添加假单胞菌处理秸秆腐解率以及C、N、P释放率在0-84d始终显著高于对照，最终分别提高5.6％、9.09％、11.66％和7.87％;添加青霉处理秸秆腐解率（14d除外）和N释放率在0-84d也显著高于对照，最终分别提高5.2％和7.46％。此外，含氧烷基碳/烷基碳(60-110ppm/0-45ppm)与秸秆腐解率呈显著负相关（P＜0.01），添加青霉和假单胞菌处理含氧烷基碳/烷基碳在腐解前期(0-14d)和腐解后期(84d)较对照显著减少（P＜0.05），秸秆腐解程度更高。 (2)添加促腐菌下秸秆残体微生物组成以及酶活变化特征。添加促腐菌能显著改变微生物群落结构，促腐菌对微生物组成的影响在第7天最大(F=13.14，P＜0.001)。与对照相比，添加假单胞菌处理微生物量、cbh1和GH48基因拷贝数在第14天显著增加(P＜0.05)。同时，添加促腐菌能不同程度地提高秸秆腐解胞外酶活性，应用偏最小二乘回归分析发现秸秆残体微生物总量、真菌、细菌量以及FUN/BAC、G+/G-均与秸秆腐解速率呈显著正相关(P＜0.05)，同时与乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)或β-葡萄糖苷酶(BG)酶活性关系密切，冗余分析结果进一步表明NAG和BG是影响秸秆腐解和养分释放的重要变量;其中添加假单胞菌处理乙酰氨基葡萄糖苷酶和β-葡萄糖苷酶（14d除外）酶活性在0-84d内显著高于对照，添加青霉、芽孢杆菌以及商品菌剂处理相关胞外酶活表现并不稳定，添加青霉处理乙酰氨基葡萄糖苷酶活性仅在0-14d显著高于对照(P＜0.05)。 (3)添加促腐菌对稻秸还田下土壤养分和生物学特性的影响。田间条件下添加促腐菌处理可提高水稻产量，改变土壤微生物群落结构。添加假单胞菌和商品菌剂处理产量分别显著增加9.92％和6.75％(P＜0.05);添加青霉处理土壤细菌和放线菌生物量以及相对丰度较对照显著降低，土壤真菌和FUN/BAC显著增加(P＜0.05)。但短期内添加秸秆促腐菌对土壤养分含量影响不大。 综上所述，促腐菌通过影响秸秆残体微生物的定殖改变秸秆腐解酶活，进而影响秸秆的分解速率，NAG和BG是影响秸秆腐解和养分释放的关键因子，添加假单胞菌处理NAG和BG(14d除外)酶活性在腐解0-84d内显著高于对照，因而在田间条件下，假单胞菌可以促进秸秆腐解和养分释放，同时增产效果最好，可以作为新型腐解菌剂。
水稻;促腐菌;秸秆腐解;微生物学机制
中国农业科学院
硕士
植物营养学
周卫
2021
中文
S511.062
2021-09-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）