溫室大棚內(nèi)不同微生物菌劑對秸稈降解率影響（培養(yǎng)基、實驗方法）
秸稈是一種天然的農(nóng)業(yè)可再生資源和理想的肥料資源[1]。有數(shù)據(jù)顯示，100 g秸稈中含碳44.2 g、氮0.62 g、磷(五氧化二磷)0.25 g、鉀(氧化鉀)1.44 g，以及鈣、鎂、硫、硅、鐵、鋅、錳、鉬等中、微量元素[2]。我國農(nóng)作物秸稈每年產(chǎn)量約7億t，其中玉米秸稈占30%左右[3-4]，東北地區(qū)是我國重要的糧食主產(chǎn)區(qū)，每年產(chǎn)生的玉米秸稈總量達1.7億t，秸稈資源十分豐富[5]。秸稈還田是將秸稈直接或間接還田的一種處理方法[6]，是一種強化土壤有機質(zhì)積累、調(diào)節(jié)土壤溫度和水分的方式[7]。秸稈還田技術(shù)的合理利用可緩解土壤質(zhì)量下降及秸稈資源浪費的情況[8]，可以增加土壤有機碳含量，提升土壤肥力[9]，同時也是在目前全球變暖條件下，如何利用土壤碳截流減緩溫室效應(yīng)所追求的目標(biāo)[10]。秸稈還田對提高氮素有效性有促進作用[11]，有研究顯示土壤微生物量碳氮均呈現(xiàn)明顯增加趨勢，表明土壤中的微生態(tài)環(huán)境得到了很大改善[12]。張旸等[13]研究發(fā)現(xiàn)，秸稈還田增加了土壤中碳氮磷鉀的積累量。
李辛等[7]研究發(fā)現(xiàn)秸稈還田能顯著提高土壤有機質(zhì)、速效磷、速效鉀的含量，同時還增加了5～15 cm土層的土壤容重，降低了15～25 cm土層的土壤容重。秸稈還田可影響土壤結(jié)構(gòu)，改善土壤微生態(tài)[14]，增加土壤微生物代謝和多樣性[15]。同時，深層土壤在連續(xù)秸稈淺耕還田后，明顯改善了土壤透氣性，并有效降低了土壤容重[16]。秸稈降解所用的腐解菌劑是一類能夠產(chǎn)生纖維素酶、半纖維素酶和木質(zhì)素酶等的微生物菌劑[17]。由于農(nóng)作物秸稈主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成，自然狀態(tài)下難以被微生物分解。添加微生物菌劑可以加快秸稈的腐解，秸稈還田既可充分利用秸稈資源為農(nóng)田提供大量優(yōu)質(zhì)有機肥料，同時可減輕秸稈焚燒造成的生態(tài)環(huán)境污染，是發(fā)展有機可持續(xù)農(nóng)業(yè)的有效途徑[18-19]。
秸稈原位直接還田是目前我國采用的主要還田方式，該方式存在秸稈腐解較慢、對土壤營養(yǎng)成分提升不明顯等問題[20]。秸稈還田配合使用腐解菌劑可以促進秸稈腐解，使土壤養(yǎng)分增加[21-22]。李祥等[23]采用秸稈+尿素+自制微生物菌劑+土壤調(diào)理劑的模式還田，還田10個月，小麥秸稈腐解率達100%，有效改善了土壤結(jié)構(gòu)，并使土壤有機質(zhì)含量增加。范作偉等[17]在秸稈淺旋和旋耕還田方式下，施用腐解菌劑處理的秸稈腐解率顯著高于未施用菌劑的處理。馮敏等[24]研究表明，秸稈還田能有效增加土壤中氨化細(xì)菌、硝化細(xì)菌和固氮菌的數(shù)量并使其活性增強，進而提高土壤氨化活性和硝化活性，而相關(guān)菌群數(shù)量的變化與土壤氨化活性和硝化活性呈正相關(guān)。楊冬靜等[25]研究發(fā)現(xiàn)，水稻秸稈還田可提高土壤中細(xì)菌多樣性，小麥秸稈還田可提高土壤真菌多樣性，其他還田方式也對土壤微生物的多樣性有一定程度的影響，說明稻麥秸稈還田改變了土壤微生物群落結(jié)構(gòu)以及微生物菌群的相對豐度。
此外，Yu等研究發(fā)現(xiàn)，秸稈還田可提高土壤微生物的數(shù)量和活性[26]，土壤微生物數(shù)量和活性的提高對秸稈的腐解又起到促進作用[27]，表明秸稈還田與土壤微生物之間是相互促進相互影響的。
為明確不同微生物菌劑在秸稈降解中的作用及對秸稈中微生物菌群數(shù)量的影響，本研究在溫室大棚內(nèi)進行不同菌劑對秸稈降解率影響試驗，并研究秸稈中可培養(yǎng)真菌、細(xì)菌、放線菌數(shù)量的動態(tài)變化，以期為微生物菌劑在秸稈還田中的應(yīng)用提供參考。
1材料與方法
1.1材料
1.1.1供試材料地衣芽胞桿菌(Bacilluslicheniformis)、哈茨木霉(Trichodermaharzianum)由遼寧省微生物菌種保藏中心提供。玉米秸稈(喀左天盛農(nóng)業(yè)科技有限公司提供)風(fēng)干，去除葉片，切段(長10～15 cm)，105℃烘箱烘干至恒重備用。60目尼龍濾布(購自化試商店)剪成50 cm×50 cm方塊備用。
1.1.2試驗區(qū)試驗時間為2020年10月至2021年4月，試驗地點為遼寧省喀左天盛農(nóng)業(yè)科技有限公司生產(chǎn)基地溫室大棚。
1.1.3培養(yǎng)基①NA培養(yǎng)基:用于培養(yǎng)細(xì)菌;②PDA培養(yǎng)基:用于培養(yǎng)真菌;③改良高氏一號培養(yǎng)基:用于培養(yǎng)放線菌。固體培養(yǎng)基添加2%瓊脂。
1.1.4主要試劑與儀器設(shè)備生理鹽水(稱取氯化鈉4.5 g，加入蒸餾水500 mL，充分?jǐn)嚢枞芙猓?21℃滅菌20 min，備用)。氯化鈉、牛肉浸膏、蛋白胨、葡萄糖等試劑均為分析純。高壓滅菌鍋；恒溫培養(yǎng)箱；烘箱；電子天平；全溫振蕩器。
1.2方法
1.2.1微生物菌劑制備①菌種活化:在保藏試管中挑取地衣芽胞桿菌菌體于NA試管培養(yǎng)基上劃線，35℃避光培養(yǎng)3 d。挑取哈茨木霉菌絲于PDA試管培養(yǎng)基上劃線，28℃避光培養(yǎng)至表面全部變綠。②菌劑制備:挑取活化好的地衣芽胞桿菌至NA液體培養(yǎng)基，35℃、180 r/min培養(yǎng)12 h，活菌數(shù)約為0.5×108cfu/mL，備用;哈茨木霉試管中加無菌生理鹽水，制成菌懸液，涂布于PDA平板，28℃避光培養(yǎng)至表面全部變綠，用無菌生理鹽水將孢子刮下，制成孢子懸液，活菌數(shù)調(diào)至0.5×108cfu/mL。
1.2.2試驗設(shè)計試驗設(shè)3個處理。對照組:玉米秸稈;處理1:玉米秸稈+哈茨木霉;處理2:玉米秸稈+哈茨木霉+地衣芽胞桿菌。用修枝剪刀將玉米秸稈剪成長10～15 cm秸稈段，用剪好的尼龍濾布包裹秸稈段，每袋100 g，共計27袋。挖9個長50 cm、寬50 cm、深30 cm的土坑。每個處理設(shè)3個平行土坑，每個土坑放置3袋秸稈為3個平行樣。秸稈中分別按0.2%(體積分?jǐn)?shù))的接種量加入無菌水、哈茨木霉、哈茨木霉+地衣芽胞桿菌，覆土厚20 cm并壓實，澆水并保持土壤水潤，每隔30 d，3個處理各取1個土坑的秸稈(3袋同時取出)，進行相關(guān)指標(biāo)測定。
1.2.3秸稈降解率測定取出各處理秸稈，稱量鮮重，然后用自來水沖洗，去掉泥土及被分解成粉狀的腐殖質(zhì)，105℃烘干至恒重，稱量干重，計算降解率。計算公式:降解率(%)=((100-干重)/100)×100%。
1.2.4活菌數(shù)測定活菌數(shù)采用稀釋平板法測定。①可培養(yǎng)細(xì)菌活菌數(shù)測定:取出各處理秸稈，稱取濕重5.0 g，用無菌剪刀剪碎(0.5 mm×0.5 mm)，置于裝有95.0 mL無菌生理鹽水的帶有玻璃珠的250 mL無菌錐形瓶中，置振蕩器中160 r/min振搖30 min，充分混勻后，取上清液1 mL，加無菌生理鹽水9 mL，制成10倍稀釋液，之后按10倍梯度關(guān)系稀釋，分別取10-3、10-4、10-5、10-6稀釋倍液0.1 mL涂平板，平行制備3個平板，30℃倒置培養(yǎng)48 h，進行菌落計數(shù)。②可培養(yǎng)真菌活菌數(shù)測定:樣品處理同①，分別取10-2、10-3、10-4、10-5稀釋倍液0.1 mL涂平板，平行制備3個平板，28℃倒置培養(yǎng)3 d，進行菌落計數(shù)。③可培養(yǎng)放線菌活菌數(shù)測定:樣品處理同①，分別取10-2、10-3、10-4、10-5稀釋倍液0.1 mL涂平板，平行制備3個平板，28℃倒置培養(yǎng)3 d，進行菌落計數(shù)。
溫室大棚內(nèi)不同微生物菌劑對秸稈降解率影響（培養(yǎng)基、實驗方法）
不同微生物菌劑處理對秸稈降解率、可培養(yǎng)細(xì)菌/真菌/放線菌數(shù)量影響
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