朱雅琪 ，王珊 ，柳勇 *，陳應龍，KARIMAN Khalil，梁金明，溫元明，周定志，陳展豪，張木，易秀

1. 長安大學環(huán)境科學與工程學院/旱區(qū)地下水文與生態(tài)效應教育部重點實驗室，陜西 西安 710054；2. 廣東省養(yǎng)分資源循環(huán)利用與耕地保育重點實驗室/農(nóng)業(yè)部南方植物營養(yǎng)與肥料重點實驗室，廣東 廣州 510640；3. 廣東省生態(tài)環(huán)境技術研究所/廣東省農(nóng)業(yè)環(huán)境綜合治理重點實驗室，廣東 廣州 510650；4. 西澳大學農(nóng)業(yè)與環(huán)境學院/澳大利亞西澳大學農(nóng)業(yè)研究院，西澳大利亞 珀斯 6009；5. 中山市農(nóng)業(yè)科技推廣中心，廣東 中山 528400；6. 中山市沙溪鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)服務中心，廣東 中山 528471

農(nóng)作物秸稈是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的主要副產(chǎn)物，其產(chǎn)量高、分布廣、品種豐富。2010－2015年，中國秸稈年產(chǎn)量平均約9.01×108t，其中谷類作物秸稈占比最大，約6.29×108t（劉曉永等，2017）。同時，農(nóng)作物秸稈也是很重要的有機肥來源，其富含有機質(zhì)、氮、磷、鉀、中微量元素等。秸稈還田作為最傳統(tǒng)的秸稈回收利用手段之一，其對緩解中國氮磷鉀肥比例失調(diào)、維持土壤鉀素肥力、降低養(yǎng)分隨地表徑流流失和地下水淋失風險、減緩農(nóng)田面源污染發(fā)生等方面尤為重要，并可在一定程度上起到減少化肥施用量的作用（呂小榮等，2004；劉紅江等，2012；劉曉永等，2017）。然而長期以來，中國不少地方重用地、輕養(yǎng)地，重化肥、輕有機肥，大量有機肥資源尚未得到充分利用（張世賢，2001）。根據(jù)《關于印發(fā)＜廣東省開展果菜茶藥有機肥替代化肥行動方案＞的通知》（粵農(nóng)函[2017]311號），廣東省年產(chǎn)農(nóng)作物秸稈4.70×107t，養(yǎng)分還田率僅為45%（廣東省耕地肥料總站，2017）。

秸稈還田一般分為直接還田、燃燒還田、過腹還田、堆漚還田等方式（馬驍軒等，2016）。直接還田腐解過程較慢，秸稈中的養(yǎng)分難以快速釋放并匹配作物對養(yǎng)分的需求；燃燒還田不僅造成資源浪費，而且嚴重污染大氣環(huán)境；過腹還田適合在畜牧業(yè)較發(fā)達的地區(qū)推廣，要占用一定的空間且需較長的時間（張水清等，2010；劉曉永等，2017）。相對而言，將秸稈腐熟后還田（堆漚還田）既可以有效緩解以上諸多秸稈處置難題，還可以增加土壤有機質(zhì)和養(yǎng)分含量、減少化肥施用量等。當前，支持農(nóng)民利用農(nóng)作物秸稈堆漚積造有機肥已成為廣東省實施有機肥替代化肥行動的一項重要措施（廣東省耕地肥料總站，2017）。

近年來，對農(nóng)作物秸稈腐解過程及其影響因素的研究備受關注。眾所周知，秸稈的腐解是微生物主導下的生物化學過程（Eiland et al.，2001；Zang et al.，2018）。與自然堆肥相比，生物堆肥（接種耐高溫微生物菌劑——腐稈劑）有利于有機質(zhì)的礦化和腐殖化，可促進玉米秸稈腐熟和提高堆肥質(zhì)量（陳亞楠等，2014）。堆肥腐稈劑用量直接影響堆體微生物數(shù)量，并間接影響腐解過程，其適宜用量與腐稈劑種類有關，如“金葵子”腐稈劑用量宜為0－1.0%（廖世喜等，2011；楊帆等，2012）。研究還表明，秸稈腐解受到水分條件、碳氮（C/N）比、通氣程度、粉碎程度等因素的影響（陳帥等，2016；張永鋒等，2016）。就影響堆肥的初始條件方面的研究而言，對水分和C/N比的研究報道較多，但各初始條件的設置存在很大差異。如Bernal et al.（2009）在堆肥腐熟度評價指標研究中指出，堆肥初期最佳含水量為50%－60%，C/N比25－35；黃川等（2013）在雞糞與玉米秸稈混合堆肥的研究中調(diào)節(jié)含水量為60%－70%，初始C/N比約為25；Guo et al.（2012）在豬糞和玉米秸稈混合堆肥的研究中設置含水量為65%－75%，較低的初始C/N比15－21。綜合上述文獻可知，控制好腐稈劑用量、含水量及初始C/N比等條件可以大大提高秸稈的腐解速率。然而，基于正交試驗設計的秸稈腐解過程影響因素（特定初始條件）優(yōu)化研究還缺乏系統(tǒng)報道（陳帥等，2016）。因此，本研究以水稻秸稈為代表性秸稈，通過接種不同用量“金葵子”腐稈劑（0、0.5%、1.0%）來增加腐解初期微生物的種類及數(shù)量，以及通過調(diào)節(jié)不同的含水量（50%、60%、70%）和初始C/N 比（20、22、25）為微生物創(chuàng)造適宜的生長環(huán)境，研究其對水稻秸稈腐解性能的影響，旨在驗證“金葵子”腐稈劑的應用效果，并確定適宜的腐解初始條件，為秸稈堆漚還田提供科學依據(jù)，也為廣東省開展果菜茶藥有機肥替代化肥研究奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

腐解原材料選用水稻秸稈，腐解添加劑選用“金葵子”腐稈劑和尿素。水稻秸稈來自廣東省中山市沙溪鎮(zhèn)聚龍圍農(nóng)場，水洗烘干后過1 mm篩；“金葵子”腐稈劑為佛山金葵子植物營養(yǎng)有限公司研發(fā)和生產(chǎn)（有效活菌數(shù)≥0.5×108CFU·g-1，富含分解纖維素、半纖維素、木質(zhì)素和其他生物有機物質(zhì)的微生物菌群，能快速腐解秸稈及有機廢棄物）；尿素為廣州化學試劑廠生產(chǎn)（分析純）。腐解容器為2 L塑料量杯及540 mm×390 mm×270 mm泡沫箱。腐解原材料部分理化性質(zhì)見表 1，其測定值表示為平均值±標準誤。

表1 水稻秸稈基本理化性質(zhì)Table 1 Basic physical and chemical properties of rice straw

1.2 試驗設計

本試驗采用正交設計（任露泉，2003）10-25探究腐稈劑用量、含水量及初始C/N比對水稻秸稈腐解性能的影響，包括腐稈劑用量（A）、含水量（B）、初始C/N比（C）3個因素，每個因素3個水平（表2）。取樣方式為破壞性取樣，每份樣品含水稻秸稈60 g（干質(zhì)量）。試驗初始步驟如下：使用尿素調(diào)節(jié)水稻秸稈C/N比（質(zhì)量比，尿素添加量為2.0%－3.0%），將尿素配制成溶液；依次向量杯中加入水稻秸稈、腐稈劑和尿素溶液后混勻；封上保鮮膜，均勻留出 10個通氣小孔；將量杯放在泡沫箱內(nèi)，以達到一定的保溫效果。取樣時間為試驗開始后第7、14、21、28、35、42天；每次取樣測定含水量后對未取樣樣品進行稱重，根據(jù)水分損失情況及時補水，攪拌至混合均勻，同時通過攪拌向樣品中通入空氣。

表2 正交設計表Table 2 L9 (34) orthogonal test design

1.3 測定方法

取樣后將樣品分成兩份。一份為新鮮樣品，貯存于4 ℃冰箱待用；另一份作為干樣，在60 ℃烘箱中烘干待用。測定指標主要有：pH、C/N比、水溶性有機碳（DOC）及紫外光譜參數(shù)（如表1所示）、腐解率（DR）、種子發(fā)芽指數(shù)（GI）、微生物群落組成等；所有指標均平行測定2或3次，取平均值。pH 采用去離子水（m∶V=1∶10）浸提，180 r·min-1振蕩1 h，4000 r·min-1離心5 min，濾紙過濾（張亞寧，2004），然后用Sartorius PB-10型酸度計和Sartorius pH/ATC復合電極測定；樣品于105 ℃烘箱中烘干，采用恒重法測定其含水量（魯如坤，1999）302-304；總有機碳采用高溫外加熱重鉻酸鉀氧化，容量法測定（魯如坤，1999）107-108；全氮采用H2SO4-H2O2消煮，擴散法測定（國家林業(yè)局，1999）；DOC 采用去離子水（m∶V=1∶10）浸提，180 r·min-1振蕩 1 h，4000 r·min-1離心 20 min，0.45 μm 濾膜過濾（Straathof et al.，2015），然后用 Shimadzu TOC-V CPH型TOC分析儀測定；紫外光譜參數(shù)采用北京普析通用 TU-1950型紫外/可見光分光光度計測定（Liu et al.，2014），與DOC測定使用同一份樣品；利用含水量及秸稈質(zhì)量變化情況計算 DR（陳帥等，2016）；GI的計算：采用去離子水（m∶V=1∶10）浸提，180 r·min-1振蕩 1 h，4000 r·min-1離心5 min，濾紙過濾，然后取5 mL濾液，加入放有濾紙的培養(yǎng)皿中，在濾紙上放 10粒飽滿的白菜種子，于25 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48 h，與對照組（以去離子水代替濾液）同時測定，計算公式如下（Guo et al.，2012）：

式中，N為種子發(fā)芽數(shù)；l為根長；N0為對照組種子發(fā)芽數(shù)；l0為對照組根長。

測序樣品的采集、總DNA的提取及高通量測序方法如下：取適量水稻秸稈樣品于-70 ℃冰箱中冷凍；采用MP Biomedicals FastDNA○RSpin試劑盒提取總 DNA，其濃度和總量分別用 NanoDrop ND-1000型紫外分光光度計和 0.8%瓊脂糖凝膠電泳檢測，細菌16S rRNA基因（V3-V4區(qū)）使用通用引物 338F（5′-ACTCCTACGGGAGGCAGCA-3′）和 806R（5′-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3′），真菌 rRNA基因使用引物 ITS1（5′-TCCGTAGGTGAACCTGCGG-3′），分別對細菌和真菌菌株進行PCR擴增，對其產(chǎn)物進行純化、定量；利用Illumina MiSeq PE300型測序儀對構建合格的文庫進行2×300 bp的雙端測序，測序工作在上海派諾森生物科技股份有限公司完成（Wei et al.，2018）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Origin 8.0軟件進行圖片編輯，不同腐解時間的數(shù)據(jù)表示為算術平均值±標準誤。采用Microsoft Office Excel 2007軟件進行直觀分析（任露泉，2003）79-106，即通過計算某一因素Fi（i=A、B、C）在某一水平Lj（j=Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）下各處理結(jié)果之和（LⅠ、LⅡ、LⅢ），篩選出實驗的最優(yōu)組合，然后通過分析極差（R），判斷某一因素對水稻秸稈腐解各指標的影響程度，R=(Lj/3)max-(Lj/3)min，R值越大，該因素的影響則越大；采用SPSS 11.5軟件進行單因素方差分析（Duncan多重比較法）和Pearson相關性分析（雙尾檢驗），檢驗水平α=0.05，采用小寫字母和*/**標注顯著性。

2 結(jié)果與討論

2.1 pH與GI的動態(tài)變化

圖1所示為腐解過程中pH和GI的動態(tài)變化。pH是影響微生物生長的重要條件之一，同時也可以反映微生物的繁殖及有機物的降解情況（陳帥等，2016）；腐熟堆肥pH值標準為8.00－9.00（陳雅娟等，2012）。水稻秸稈腐解初期（第0－7天），由于用尿素調(diào)節(jié)初始 C/N比，尿素分解產(chǎn)生大量NH4+-N（≥3.00 g·kg-1，本文未列出NH4+-N結(jié)果，下同），第7天取樣時所有處理pH值均較高。腐解中期（第7－35天），不同處理pH值變化主要出現(xiàn)以下 2種情況：（1）A0B50C20、A1.0B70C20、A0B60C22、A1.0B50C22、A0B70C25、A0.5B50C25、A1.0B60C25處理先降低后升高；（2）A0.5B60C20、A0.5B70C22處理整體降低（圖1A、B、C）。此階段各處理pH值均有所降低，這主要與微生物繁殖活動將有機物料中的糖類物質(zhì)分解成小分子有機酸有關（Liu et al.，2014）。A0B50C20等處理在第21天取樣時pH值又開始升高，而A0.5B60C20等處理則表現(xiàn)出持續(xù)酸化的現(xiàn)象。pH值升高的原因可能在于，隨著腐解的進行，有機酸被微生物分解以及有機氮礦化釋放NH4+-N等堿性物質(zhì)（Nakhshiniev et al.，2014）；另有研究表明，秸稈腐解后，其本身含有的超量堿（K、Na、Ca、Mg等灰分元素）形成有機酸鹽溶解進入溶液中，使溶液呈堿性，這些有機酸鹽分解后將轉(zhuǎn)化為碳酸鹽，其堿性反應更加強烈（李志安等，2005）。而根據(jù)相關性分析結(jié)果，pH值與NH4+-N含量呈極顯著正相關（r=0.573**，n=45）。因此，若水稻秸稈腐解產(chǎn)生堿性物質(zhì)的過程較緩慢，則會表現(xiàn)為pH值繼續(xù)降低。腐解后期（第35－42天），A0B50C20處理pH值下降（整個腐解過程中由8.96下降到7.05），其他處理均升高，介于8.00－9.00之間，呈弱堿性，符合腐熟堆肥pH值標準。

圖1 不同處理下水稻秸稈腐解過程中pH和GI的動態(tài)變化Fig. 1 Changes in pH and GI during rice straw decomposition under different treatments

GI是一個常用的評價秸稈腐解程度的指標，可以直接反映其腐熟情況（Zhu，2006）；GI≥50%可被視為毒性較低，≥80%可被認為處于完全腐熟狀態(tài)（Zucconi et al.，1981）。由圖1D、E、F可知，所有處理GI值呈整體上升趨勢，與第7天相比，第42天時不同 C/N比下各處理平均值增幅大小表現(xiàn)為：C25（1785%）＞C20（1139%）＞C22（594%），其中 A0B70C25處理變化最大（由 2.60%上升到96.2%）。腐解結(jié)束時，除A0B50C20處理GI值明顯較低（34.9%）外，其他處理GI值均達50%以上，已實現(xiàn)基本腐熟，對植物毒性較小。

2.2 C/N比與DR的動態(tài)變化

圖2 不同處理下水稻秸稈腐解過程中C/N比和DR的動態(tài)變化Fig. 2 Changes in C/N ratios and DR during rice straw decomposition under different treatments

圖2所示為腐解過程中C/N比與DR的動態(tài)變化。C/N比反映了秸稈腐解的基本特征，是最為常用的堆肥質(zhì)量和腐熟程度的指示因子之一（陳帥等，2016）；一般認為，秸稈腐解結(jié)束時的最佳C/N比約為15（Bernal et al.，2009）。不同處理C/N比變化主要出現(xiàn)以下兩種情況：（1）A0.5B50C25、A0B70C25、A0.5B70C22處理C/N比在整個腐解過程中持續(xù)下降；（2）A0B50C20和A1.0B70C20處理先升高后降低（圖 2A、B、C）?？傮w而言，由于有機物料在腐解過程中碳的損失大于氮（柳敏等，2007），從而造成了所有處理C/N比下降的情況。水稻秸稈腐解初期，可能由于尿素分解產(chǎn)生的氨氣釋放到空氣中，造成了氮素損失（對應的損失率＞10.0%），而微生物分解有機質(zhì)的速率（對應的 DR＜10.0%）跟不上氨釋放的速率，使A0B50C20等處理在第7－14天取樣時C/N比上升。腐解結(jié)束時，A0B70C25、A0.5B70C22、A1.0B60C25處理 C/N比分別為 13.1、14.4、16.4，基本符合腐熟秸稈最佳C/N比；A0B50C20處理C/N比為25.7，高于初始C/N比20，此條件不利于水稻秸稈腐解；其他處理C/N比均為20.0左右，不符合腐熟秸稈最佳C/N比。

DR可以反映微生物腐解秸稈的情況，是判斷秸稈腐解程度的重要指標（陳帥等，2016）。由圖2D、E、F可知，所有處理 DR值均呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢，最后趨于平穩(wěn)，但A0B50C20處理DR值較其他處理而言始終處于較低水平。腐解結(jié)束時，A0B70C25和 A0.5B70C22處理 DR值較高，分別達到47.0%和 47.1%，A1.0B60C25處理次之，為 43.7%，DR值較高的處理與符合腐熟秸稈最佳C/N比的處理一致；A0B50C20處理DR值為30.7%，進一步證實了此條件不利于水稻秸稈腐解的進行；其他處理DR值較為接近，其范圍為35.0%－40.0%。

2.3 DOC及紫外光譜參數(shù)的動態(tài)變化

DOC是微生物最直接的碳源，是能夠被微生物直接用來合成自身生命體的重要組成部分（van Hees et al.，2005）；秸稈還田是土壤DOC的重要來源之一（周江敏等，2008）。在相同的腐稈劑用量下，比較了各處理DOC的動態(tài)變化（圖3）。在水稻秸稈腐解的過程中，大多數(shù)處理 DOC含量呈現(xiàn)整體上升趨勢并逐漸趨于平穩(wěn)，而 A0B50C20、A1.0B60C25和A1.0B70C20處理DOC含量則在上升到最大值后開始緩慢下降。究其原因，可能是在水稻秸稈腐解旺盛時期，大量繁殖的微生物分解有機物料中的半纖維素、纖維素、木質(zhì)素等成分，DOC含量迅速增加；而腐解后期，隨著有機物的分解速率變緩，有機物料產(chǎn)生的易降解物質(zhì)已很少，原來分解生成的DOC又被微生物利用所消耗，當DOC的消耗量和產(chǎn)生量處于一個相對平衡的狀態(tài)，DOC含量就會基本保持不變，當 DOC的消耗量大于其產(chǎn)生量，DOC含量就會有所下降（Chen et al.，2009）。

圖3 不同處理下水稻秸稈腐解過程中DOC的動態(tài)變化Fig. 3 Changes in DOC during rice straw decomposition under different treatments

研究表明，水溶性有機物（DOM）的SUVA280（單位DOC濃度在280 nm處的吸收系數(shù)）與其芳香度有關，該值越大，DOM腐殖化程度越高（Liu et al.，2014）；E2/E3（250 nm處吸光值/365 nm處吸光值）與DOM分子量大小有關，該值越小，DOM組成中高分子量物質(zhì)越多（Liu et al.，2014）；A226－400（單位DOC濃度在226－400 nm的吸收系數(shù)的積分面積）可提供DOM分子縮合度及腐殖化程度等方面的信息（趙越等，2015）。在相同的腐稈劑用量下，比較了各處理紫外光譜參數(shù)的動態(tài)變化（圖 4）。隨著水稻秸稈腐解的進行，所有處理SUVA280值表現(xiàn)出增大的趨勢（圖 4A、B、C），表明DOM芳香性結(jié)構不斷增多，腐殖化程度加大；各處理E2/E3值也呈現(xiàn)增大的趨勢（圖4D、E、F），與第7天相比，第42天時不同含水量下各處理平均值增幅大小表現(xiàn)為：B70（33.3%）＞B60（21.2%）＞B50（12.5%），說明半纖維素、纖維素、木質(zhì)素等大分子物質(zhì)被微生物分解后，DOM組成中低分子量物質(zhì)有所增加，且其含量多少與含水量大小密切相關；所有處理A226－400值隨腐解的進行也有明顯增大的趨勢，最后趨于穩(wěn)定（圖4H、I、J），表明DOM腐殖化程度逐漸增強。

2.4 最優(yōu)水平及最大影響因素分析

為了探明腐稈劑用量、含水量、初始C/N比對各指標（pH、GI、C/N、DR、DOC、SUVA280、E2/E3和A226－400）的影響，對腐解試驗結(jié)果進行直觀分析（表3）。結(jié)果表明，不同的腐稈劑用量、含水量、初始C/N比影響下的最佳腐解條件為：腐稈劑用量0.5%，含水量70%，初始C/N比25。首先，秸稈腐解時添加適宜用量的腐稈劑可有效提高腐解效率。本研究中，對水稻秸稈腐解促進效果最佳的“金葵子”腐稈劑用量為0.5%。這印證了陳帥等（2016）的結(jié)論，即在一定添加范圍內(nèi)，腐稈劑的促進效果隨添加量的增大而加強，但是過量添加反而削弱了促進效果，延長了腐熟時間。廖世喜等（2011）在稻草還田的應用研究中將“金葵子”腐稈劑用量設置為30 kg·hm-2（根據(jù)6000 kg·hm-2的稻草還田量，即相當于0.5%的腐稈劑用量）時，可加速稻草的腐爛分解，促進土壤養(yǎng)分的礦化。這也間接驗證了“金葵子”腐稈劑用量在0.5%時的應用效果。其次，水分條件對秸稈腐熟的影響較大，不同研究結(jié)論存在較大差異。張永鋒等（2016）指出，含水量在60%－65%時適宜發(fā)酵。陳帥等（2016）卻發(fā)現(xiàn)，水稻秸稈腐解的最佳含水量為80%。而本研究結(jié)果則表明，含水量為70%時，對水稻秸稈腐解促進效果最佳。其原因可能在于，特定試驗條件多因素耦合作用下，秸稈腐解過程中微生物繁殖活動對水分的需求是不同的。此外，本研究發(fā)現(xiàn)，初始C/N比為25時，對水稻秸稈腐解的促進效果最佳。這一結(jié)果與多數(shù)文獻報道的研究結(jié)果一致，如張蓓（2012）在玉米秸稈發(fā)酵的研究中也發(fā)現(xiàn)，微生物分解有機物較適宜的初始C/N比約為25。

圖4 不同處理下水稻秸稈腐解過程中SUVA280、E2/E3和A226－400的動態(tài)變化Fig. 4 Changes in SUVA280, E2/E3, and A226-400 during rice straw decomposition under different treatments

對 R值進行進一步分析可知，腐稈劑用量對DOC含量的影響最大（表3）。這可能是由于DOC作為可被微生物直接利用的有效碳源，其含量多少與微生物的種類和數(shù)量相關（Van Hees et al.，2005），而腐稈劑的添加通過影響秸稈腐解過程中微生物的菌群多樣性，從而影響了DOC含量。其次，含水量對 C/N 比、DR、SUVA280、E2/E3和 A226－400值的影響最大（表3）。由于含水量的大小決定著秸稈腐解過程中微生物的活性，進而影響了總有機碳、全氮、DOM等的消耗情況（張永鋒等，2016），導致C/N比、DR、SUVA280、E2/E3、A226－400等指標受含水量影響較大。此外，這些指標均與秸稈腐解程度有關，說明含水量是影響腐解產(chǎn)物穩(wěn)定性（C/N比和DR）以及DOM芳香性結(jié)構和腐殖化程度（SUVA280、E2/E3和A226－400）的主要因素。表3結(jié)果還表明，初始C/N比對pH和GI值的影響最大。由于初始C/N比的大小決定著微生物生長所需碳源、氮源的充足與否，間接影響了微生物的繁殖活動以及有機酸的產(chǎn)生情況（黃川等，2013），從而影響了pH值的大小以及對植物種子的毒害作用。

2.5 各指標相關性

為了揭示腐解結(jié)束時各指標間的關系，本研究對第42天的上述指標進行了相關性分析（表4）。結(jié)果表明，pH值與GI值呈顯著正相關（P＜0.05）。這是由于秸稈腐解產(chǎn)生的有機酸影響著pH值的大小，同時也對植物種子有一定的毒害作用（羅淵等，2016）。C/N比與DR和E2/E3值呈極顯著或顯著負相關（P＜0.01或 P＜0.05）；DR值與 E2/E3值呈極顯著正相關（P＜0.01）。原因在于，隨著水稻秸稈腐解的進行，微生物生長消耗了大量的有機碳，使C/N比降低，而有機碳消耗是DR值增加的直接原因；同時，大分子物質(zhì)部分分解成小分子物質(zhì)后，E2/E3值升高。張亞寧（2004）通過建立堆肥腐熟度快速測定的指標和方法，提出了可利用C/N比來判斷堆肥產(chǎn)品是否完全腐熟的方法。因此，相關分析結(jié)果證實了張亞寧（2014）的結(jié)論。SUVA280和A226－400值與 GI值呈極顯著或顯著正相關（P＜0.01或P＜0.05）。這在一定程度上表明，隨著秸稈腐殖化程度的加大，腐解產(chǎn)物對植物種子的毒害作用變小，因此可以通過測定DOM的SUVA280和A226－400值來預測 GI值大小，從而間接判斷腐熟秸稈對植物種子的毒害作用。SUVA280值與A226－400值呈極顯著正相關（P＜0.01），這與李丹等（2016）對雞糞堆肥的 DOM 紫外光譜參數(shù)的相關性分析結(jié)論一致，表明兩者均可以用來反映DOM的芳香性結(jié)構及腐殖化程度變化情況。

表3 腐稈劑用量、含水量、初始C/N比影響下不同腐解指標的直觀分析Table 3 Intuitive analyses of the effects of decomposition agent dosage,moisture content, and initial C/N ratio on different decomposition indicators

表4 腐解結(jié)束時不同腐解指標的相關系數(shù)Table 4 Correlation coefficients among different decomposition indicators at the end of rice straw decomposition

2.6 最佳腐解條件下水稻秸稈腐解前后微生物群落組成變化

研究表明，厚壁菌門細菌具有嗜熱、耐熱、適應廣泛 pH、降解纖維素或半纖維素的特性，放線菌門細菌是木質(zhì)素、纖維素等高分子聚合物的主要分解者，而擔子菌門等真菌亦可解聚和溶解木質(zhì)素與纖維素，它們的變化與腐殖質(zhì)的形成密切相關（田相玲，2014；張永鋒等，2016；艾士奇等，2018）。以篩選出的最佳結(jié)果（腐稈劑用量 0.5%，含水量70%，初始C/N比25）為初始條件進行水稻秸稈腐解，分析微生物群落門水平組成及其相對豐度的變化。腐解前后的菌群多樣性組成譜測序結(jié)果如表 5所示。從腐解開始（第0天）到結(jié)束（第42天），細菌的優(yōu)勢菌群由變形菌門（Proteobacteria）演替為厚壁菌門（Firmicutes）和放線菌門（Actinobacteria），即厚壁菌門相對豐度由 33.0%增加到45.5%，放線菌門由3.83%增加到32.9%，兩者總和增加了近 2.13倍，而變形菌門則由 57.7%下降到13.0%。對真菌進行分析可知，腐解開始和結(jié)束時均以擔子菌門（Basidiomycota）為優(yōu)勢菌群，其相對豐度由63.2%增加到69.3%。以上分析結(jié)果證實，以該腐解試驗所得的最佳結(jié)果作為初始條件進行水稻秸稈腐解，可促進分解纖維素、半纖維素、木質(zhì)素和其他生物有機物質(zhì)的微生物菌群的生長，有效提高了堆體微生物群落的多樣性（結(jié)果未列出），從而加速了水稻秸稈的腐解。

3 結(jié)論

（1）腐解結(jié)束時，A0B50C20處理pH、GI和DR值（分別為 7.05、34.9%和 30.7%）明顯較低，其C/N比（25.7）則明顯較高，而大多數(shù)處理pH值符合腐熟堆肥標準（8.00－9.00），GI值符合毒性較低（≥50%）或完全腐熟狀態(tài)（≥80%），A0B70C25、A0.5B70C22和A1.0B60C25處理C/N比（分別為13.1、14.4、16.4）基本符合腐解產(chǎn)物最佳 C/N比標準（15.0），A0.5B70C22處理DR值（47.1%）最高；所有處理 DOC含量逐漸趨于平穩(wěn)或緩慢下降，且隨著DOM芳香度不斷增大，其腐殖化程度逐漸增強。

表5 腐解第0、42天時水稻秸稈樣品中細菌和真菌群落門水平組成及其相對豐度Table 5 Phylum-level compositions and relative abundances of the bacterial and fungal communities after decomposition for 0 and 42 d in the rice straw samples

（2）可以通過測定腐解產(chǎn)物DOM的SUVA280和A226－400值來預測GI值大小，間接判斷其對植物種子的毒害作用，從而判斷秸稈是否腐熟完全。

（3）根據(jù)直觀分析法可知，不同的腐稈劑用量、含水量、初始C/N比影響下的最佳腐解條件為：“金葵子”腐稈劑0.5%，含水量70%，初始C/N比25。對DOC含量影響最大的是腐稈劑用量；對C/N比、DR、SUVA280、E2/E3和A226－400值影響最大的是含水量；對pH和GI值影響最大的則是初始C/N比。

（4）以“金葵子”腐稈劑0.5%、含水量70%、初始C/N比25為初始條件進行水稻秸稈腐解，可提高厚壁菌門、放線菌門細菌等微生物的相對豐度，利于水稻秸稈的腐解。

致謝：承蒙佛山金葵子植物營養(yǎng)有限公司的丁仕進總經(jīng)理為本研究提供了“金葵子”腐稈劑，在此謹致謝意。