腐秆剂用量、含水量及初始碳氮比对水稻秸秆腐解性能的影响初探

朱雅琪 ，王珊 ，柳勇 *，陈应龙，KARIMAN Khalil，梁金明，温元明，周定志，陈展豪，张木，易秀

1. 长安大学环境科学与工程学院/旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室，陕西 西安 710054；2. 广东省养分资源循环利用与耕地保育重点实验室/农业部南方植物营养与肥料重点实验室，广东 广州 510640；3. 广东省生态环境技术研究所/广东省农业环境综合治理重点实验室，广东 广州 510650；4. 西澳大学农业与环境学院/澳大利亚西澳大学农业研究院，西澳大利亚 珀斯 6009；5. 中山市农业科技推广中心，广东 中山 528400；6. 中山市沙溪镇农业服务中心，广东 中山 528471

农作物秸秆是农业生产中的主要副产物，其产量高、分布广、品种丰富。2010－2015年，中国秸秆年产量平均约9.01×108t，其中谷类作物秸秆占比最大，约6.29×108t（刘晓永等，2017）。同时，农作物秸秆也是很重要的有机肥来源，其富含有机质、氮、磷、钾、中微量元素等。秸秆还田作为最传统的秸秆回收利用手段之一，其对缓解中国氮磷钾肥比例失调、维持土壤钾素肥力、降低养分随地表径流流失和地下水淋失风险、减缓农田面源污染发生等方面尤为重要，并可在一定程度上起到减少化肥施用量的作用（吕小荣等，2004；刘红江等，2012；刘晓永等，2017）。然而长期以来，中国不少地方重用地、轻养地，重化肥、轻有机肥，大量有机肥资源尚未得到充分利用（张世贤，2001）。根据《关于印发＜广东省开展果菜茶药有机肥替代化肥行动方案＞的通知》（粤农函[2017]311号），广东省年产农作物秸秆4.70×107t，养分还田率仅为45%（广东省耕地肥料总站，2017）。

秸秆还田一般分为直接还田、燃烧还田、过腹还田、堆沤还田等方式（马骁轩等，2016）。直接还田腐解过程较慢，秸秆中的养分难以快速释放并匹配作物对养分的需求；燃烧还田不仅造成资源浪费，而且严重污染大气环境；过腹还田适合在畜牧业较发达的地区推广，要占用一定的空间且需较长的时间（张水清等，2010；刘晓永等，2017）。相对而言，将秸秆腐熟后还田（堆沤还田）既可以有效缓解以上诸多秸秆处置难题，还可以增加土壤有机质和养分含量、减少化肥施用量等。当前，支持农民利用农作物秸秆堆沤积造有机肥已成为广东省实施有机肥替代化肥行动的一项重要措施（广东省耕地肥料总站，2017）。

近年来，对农作物秸秆腐解过程及其影响因素的研究备受关注。众所周知，秸秆的腐解是微生物主导下的生物化学过程（Eiland et al.，2001；Zang et al.，2018）。与自然堆肥相比，生物堆肥（接种耐高温微生物菌剂——腐秆剂）有利于有机质的矿化和腐殖化，可促进玉米秸秆腐熟和提高堆肥质量（陈亚楠等，2014）。堆肥腐秆剂用量直接影响堆体微生物数量，并间接影响腐解过程，其适宜用量与腐秆剂种类有关，如“金葵子”腐秆剂用量宜为0－1.0%（廖世喜等，2011；杨帆等，2012）。研究还表明，秸秆腐解受到水分条件、碳氮（C/N）比、通气程度、粉碎程度等因素的影响（陈帅等，2016；张永锋等，2016）。就影响堆肥的初始条件方面的研究而言，对水分和C/N比的研究报道较多，但各初始条件的设置存在很大差异。如Bernal et al.（2009）在堆肥腐熟度评价指标研究中指出，堆肥初期最佳含水量为50%－60%，C/N比25－35；黄川等（2013）在鸡粪与玉米秸秆混合堆肥的研究中调节含水量为60%－70%，初始C/N比约为25；Guo et al.（2012）在猪粪和玉米秸秆混合堆肥的研究中设置含水量为65%－75%，较低的初始C/N比15－21。综合上述文献可知，控制好腐秆剂用量、含水量及初始C/N比等条件可以大大提高秸秆的腐解速率。然而，基于正交试验设计的秸秆腐解过程影响因素（特定初始条件）优化研究还缺乏系统报道（陈帅等，2016）。因此，本研究以水稻秸秆为代表性秸秆，通过接种不同用量“金葵子”腐秆剂（0、0.5%、1.0%）来增加腐解初期微生物的种类及数量，以及通过调节不同的含水量（50%、60%、70%）和初始C/N 比（20、22、25）为微生物创造适宜的生长环境，研究其对水稻秸秆腐解性能的影响，旨在验证“金葵子”腐秆剂的应用效果，并确定适宜的腐解初始条件，为秸秆堆沤还田提供科学依据，也为广东省开展果菜茶药有机肥替代化肥研究奠定基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

腐解原材料选用水稻秸秆，腐解添加剂选用“金葵子”腐秆剂和尿素。水稻秸秆来自广东省中山市沙溪镇聚龙围农场，水洗烘干后过1 mm筛；“金葵子”腐秆剂为佛山金葵子植物营养有限公司研发和生产（有效活菌数≥0.5×108CFU·g-1，富含分解纤维素、半纤维素、木质素和其他生物有机物质的微生物菌群，能快速腐解秸秆及有机废弃物）；尿素为广州化学试剂厂生产（分析纯）。腐解容器为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质见表 1，其测定值表示为平均值±标准误。

表1 水稻秸秆基本理化性质Table 1 Basic physical and chemical properties of rice straw

1.2 试验设计

本试验采用正交设计（任露泉，2003）10-25探究腐秆剂用量、含水量及初始C/N比对水稻秸秆腐解性能的影响，包括腐秆剂用量（A）、含水量（B）、初始C/N比（C）3个因素，每个因素3个水平（表2）。取样方式为破坏性取样，每份样品含水稻秸秆60 g（干质量）。试验初始步骤如下：使用尿素调节水稻秸秆C/N比（质量比，尿素添加量为2.0%－3.0%），将尿素配制成溶液；依次向量杯中加入水稻秸秆、腐秆剂和尿素溶液后混匀；封上保鲜膜，均匀留出 10个通气小孔；将量杯放在泡沫箱内，以达到一定的保温效果。取样时间为试验开始后第7、14、21、28、35、42天；每次取样测定含水量后对未取样样品进行称重，根据水分损失情况及时补水，搅拌至混合均匀，同时通过搅拌向样品中通入空气。

表2 正交设计表Table 2 L9 (34) orthogonal test design

1.3 测定方法

取样后将样品分成两份。一份为新鲜样品，贮存于4 ℃冰箱待用；另一份作为干样，在60 ℃烘箱中烘干待用。测定指标主要有：pH、C/N比、水溶性有机碳（DOC）及紫外光谱参数（如表1所示）、腐解率（DR）、种子发芽指数（GI）、微生物群落组成等；所有指标均平行测定2或3次，取平均值。pH 采用去离子水（m∶V=1∶10）浸提，180 r·min-1振荡1 h，4000 r·min-1离心5 min，滤纸过滤（张亚宁，2004），然后用Sartorius PB-10型酸度计和Sartorius pH/ATC复合电极测定；样品于105 ℃烘箱中烘干，采用恒重法测定其含水量（鲁如坤，1999）302-304；总有机碳采用高温外加热重铬酸钾氧化，容量法测定（鲁如坤，1999）107-108；全氮采用H2SO4-H2O2消煮，扩散法测定（国家林业局，1999）；DOC 采用去离子水（m∶V=1∶10）浸提，180 r·min-1振荡 1 h，4000 r·min-1离心 20 min，0.45 μm 滤膜过滤（Straathof et al.，2015），然后用 Shimadzu TOC-V CPH型TOC分析仪测定；紫外光谱参数采用北京普析通用 TU-1950型紫外/可见光分光光度计测定（Liu et al.，2014），与DOC测定使用同一份样品；利用含水量及秸秆质量变化情况计算 DR（陈帅等，2016）；GI的计算：采用去离子水（m∶V=1∶10）浸提，180 r·min-1振荡 1 h，4000 r·min-1离心5 min，滤纸过滤，然后取5 mL滤液，加入放有滤纸的培养皿中，在滤纸上放 10粒饱满的白菜种子，于25 ℃恒温培养箱中培养48 h，与对照组（以去离子水代替滤液）同时测定，计算公式如下（Guo et al.，2012）：

式中，N为种子发芽数；l为根长；N0为对照组种子发芽数；l0为对照组根长。

测序样品的采集、总DNA的提取及高通量测序方法如下：取适量水稻秸秆样品于-70 ℃冰箱中冷冻；采用MP Biomedicals FastDNA○RSpin试剂盒提取总 DNA，其浓度和总量分别用 NanoDrop ND-1000型紫外分光光度计和 0.8%琼脂糖凝胶电泳检测，细菌16S rRNA基因（V3-V4区）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′），分别对细菌和真菌菌株进行PCR扩增，对其产物进行纯化、定量；利用Illumina MiSeq PE300型测序仪对构建合格的文库进行2×300 bp的双端测序，测序工作在上海派诺森生物科技股份有限公司完成（Wei et al.，2018）。

1.4 数据处理

采用Origin 8.0软件进行图片编辑，不同腐解时间的数据表示为算术平均值±标准误。采用Microsoft Office Excel 2007软件进行直观分析（任露泉，2003）79-106，即通过计算某一因素Fi（i=A、B、C）在某一水平Lj（j=Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）下各处理结果之和（LⅠ、LⅡ、LⅢ），筛选出实验的最优组合，然后通过分析极差（R），判断某一因素对水稻秸秆腐解各指标的影响程度，R=(Lj/3)max-(Lj/3)min，R值越大，该因素的影响则越大；采用SPSS 11.5软件进行单因素方差分析（Duncan多重比较法）和Pearson相关性分析（双尾检验），检验水平α=0.05，采用小写字母和*/**标注显著性。

2 结果与讨论

2.1 pH与GI的动态变化

图1所示为腐解过程中pH和GI的动态变化。pH是影响微生物生长的重要条件之一，同时也可以反映微生物的繁殖及有机物的降解情况（陈帅等，2016）；腐熟堆肥pH值标准为8.00－9.00（陈雅娟等，2012）。水稻秸秆腐解初期（第0－7天），由于用尿素调节初始 C/N比，尿素分解产生大量NH4+-N（≥3.00 g·kg-1，本文未列出NH4+-N结果，下同），第7天取样时所有处理pH值均较高。腐解中期（第7－35天），不同处理pH值变化主要出现以下 2种情况：（1）A0B50C20、A1.0B70C20、A0B60C22、A1.0B50C22、A0B70C25、A0.5B50C25、A1.0B60C25处理先降低后升高；（2）A0.5B60C20、A0.5B70C22处理整体降低（图1A、B、C）。此阶段各处理pH值均有所降低，这主要与微生物繁殖活动将有机物料中的糖类物质分解成小分子有机酸有关（Liu et al.，2014）。A0B50C20等处理在第21天取样时pH值又开始升高，而A0.5B60C20等处理则表现出持续酸化的现象。pH值升高的原因可能在于，随着腐解的进行，有机酸被微生物分解以及有机氮矿化释放NH4+-N等碱性物质（Nakhshiniev et al.，2014）；另有研究表明，秸秆腐解后，其本身含有的超量碱（K、Na、Ca、Mg等灰分元素）形成有机酸盐溶解进入溶液中，使溶液呈碱性，这些有机酸盐分解后将转化为碳酸盐，其碱性反应更加强烈（李志安等，2005）。而根据相关性分析结果，pH值与NH4+-N含量呈极显著正相关（r=0.573**，n=45）。因此，若水稻秸秆腐解产生碱性物质的过程较缓慢，则会表现为pH值继续降低。腐解后期（第35－42天），A0B50C20处理pH值下降（整个腐解过程中由8.96下降到7.05），其他处理均升高，介于8.00－9.00之间，呈弱碱性，符合腐熟堆肥pH值标准。

图1 不同处理下水稻秸秆腐解过程中pH和GI的动态变化Fig. 1 Changes in pH and GI during rice straw decomposition under different treatments

GI是一个常用的评价秸秆腐解程度的指标，可以直接反映其腐熟情况（Zhu，2006）；GI≥50%可被视为毒性较低，≥80%可被认为处于完全腐熟状态（Zucconi et al.，1981）。由图1D、E、F可知，所有处理GI值呈整体上升趋势，与第7天相比，第42天时不同 C/N比下各处理平均值增幅大小表现为：C25（1785%）＞C20（1139%）＞C22（594%），其中 A0B70C25处理变化最大（由 2.60%上升到96.2%）。腐解结束时，除A0B50C20处理GI值明显较低（34.9%）外，其他处理GI值均达50%以上，已实现基本腐熟，对植物毒性较小。

2.2 C/N比与DR的动态变化

图2 不同处理下水稻秸秆腐解过程中C/N比和DR的动态变化Fig. 2 Changes in C/N ratios and DR during rice straw decomposition under different treatments

图2所示为腐解过程中C/N比与DR的动态变化。C/N比反映了秸秆腐解的基本特征，是最为常用的堆肥质量和腐熟程度的指示因子之一（陈帅等，2016）；一般认为，秸秆腐解结束时的最佳C/N比约为15（Bernal et al.，2009）。不同处理C/N比变化主要出现以下两种情况：（1）A0.5B50C25、A0B70C25、A0.5B70C22处理C/N比在整个腐解过程中持续下降；（2）A0B50C20和A1.0B70C20处理先升高后降低（图 2A、B、C）。总体而言，由于有机物料在腐解过程中碳的损失大于氮（柳敏等，2007），从而造成了所有处理C/N比下降的情况。水稻秸秆腐解初期，可能由于尿素分解产生的氨气释放到空气中，造成了氮素损失（对应的损失率＞10.0%），而微生物分解有机质的速率（对应的 DR＜10.0%）跟不上氨释放的速率，使A0B50C20等处理在第7－14天取样时C/N比上升。腐解结束时，A0B70C25、A0.5B70C22、A1.0B60C25处理 C/N比分别为 13.1、14.4、16.4，基本符合腐熟秸秆最佳C/N比；A0B50C20处理C/N比为25.7，高于初始C/N比20，此条件不利于水稻秸秆腐解；其他处理C/N比均为20.0左右，不符合腐熟秸秆最佳C/N比。

DR可以反映微生物腐解秸秆的情况，是判断秸秆腐解程度的重要指标（陈帅等，2016）。由图2D、E、F可知，所有处理 DR值均呈现逐渐上升的趋势，最后趋于平稳，但A0B50C20处理DR值较其他处理而言始终处于较低水平。腐解结束时，A0B70C25和 A0.5B70C22处理 DR值较高，分别达到47.0%和 47.1%，A1.0B60C25处理次之，为 43.7%，DR值较高的处理与符合腐熟秸秆最佳C/N比的处理一致；A0B50C20处理DR值为30.7%，进一步证实了此条件不利于水稻秸秆腐解的进行；其他处理DR值较为接近，其范围为35.0%－40.0%。

2.3 DOC及紫外光谱参数的动态变化

DOC是微生物最直接的碳源，是能够被微生物直接用来合成自身生命体的重要组成部分（van Hees et al.，2005）；秸秆还田是土壤DOC的重要来源之一（周江敏等，2008）。在相同的腐秆剂用量下，比较了各处理DOC的动态变化（图3）。在水稻秸秆腐解的过程中，大多数处理 DOC含量呈现整体上升趋势并逐渐趋于平稳，而 A0B50C20、A1.0B60C25和A1.0B70C20处理DOC含量则在上升到最大值后开始缓慢下降。究其原因，可能是在水稻秸秆腐解旺盛时期，大量繁殖的微生物分解有机物料中的半纤维素、纤维素、木质素等成分，DOC含量迅速增加；而腐解后期，随着有机物的分解速率变缓，有机物料产生的易降解物质已很少，原来分解生成的DOC又被微生物利用所消耗，当DOC的消耗量和产生量处于一个相对平衡的状态，DOC含量就会基本保持不变，当 DOC的消耗量大于其产生量，DOC含量就会有所下降（Chen et al.，2009）。

图3 不同处理下水稻秸秆腐解过程中DOC的动态变化Fig. 3 Changes in DOC during rice straw decomposition under different treatments

研究表明，水溶性有机物（DOM）的SUVA280（单位DOC浓度在280 nm处的吸收系数）与其芳香度有关，该值越大，DOM腐殖化程度越高（Liu et al.，2014）；E2/E3（250 nm处吸光值/365 nm处吸光值）与DOM分子量大小有关，该值越小，DOM组成中高分子量物质越多（Liu et al.，2014）；A226－400（单位DOC浓度在226－400 nm的吸收系数的积分面积）可提供DOM分子缩合度及腐殖化程度等方面的信息（赵越等，2015）。在相同的腐秆剂用量下，比较了各处理紫外光谱参数的动态变化（图 4）。随着水稻秸秆腐解的进行，所有处理SUVA280值表现出增大的趋势（图 4A、B、C），表明DOM芳香性结构不断增多，腐殖化程度加大；各处理E2/E3值也呈现增大的趋势（图4D、E、F），与第7天相比，第42天时不同含水量下各处理平均值增幅大小表现为：B70（33.3%）＞B60（21.2%）＞B50（12.5%），说明半纤维素、纤维素、木质素等大分子物质被微生物分解后，DOM组成中低分子量物质有所增加，且其含量多少与含水量大小密切相关；所有处理A226－400值随腐解的进行也有明显增大的趋势，最后趋于稳定（图4H、I、J），表明DOM腐殖化程度逐渐增强。

2.4 最优水平及最大影响因素分析

为了探明腐秆剂用量、含水量、初始C/N比对各指标（pH、GI、C/N、DR、DOC、SUVA280、E2/E3和A226－400）的影响，对腐解试验结果进行直观分析（表3）。结果表明，不同的腐秆剂用量、含水量、初始C/N比影响下的最佳腐解条件为：腐秆剂用量0.5%，含水量70%，初始C/N比25。首先，秸秆腐解时添加适宜用量的腐秆剂可有效提高腐解效率。本研究中，对水稻秸秆腐解促进效果最佳的“金葵子”腐秆剂用量为0.5%。这印证了陈帅等（2016）的结论，即在一定添加范围内，腐秆剂的促进效果随添加量的增大而加强，但是过量添加反而削弱了促进效果，延长了腐熟时间。廖世喜等（2011）在稻草还田的应用研究中将“金葵子”腐秆剂用量设置为30 kg·hm-2（根据6000 kg·hm-2的稻草还田量，即相当于0.5%的腐秆剂用量）时，可加速稻草的腐烂分解，促进土壤养分的矿化。这也间接验证了“金葵子”腐秆剂用量在0.5%时的应用效果。其次，水分条件对秸秆腐熟的影响较大，不同研究结论存在较大差异。张永锋等（2016）指出，含水量在60%－65%时适宜发酵。陈帅等（2016）却发现，水稻秸秆腐解的最佳含水量为80%。而本研究结果则表明，含水量为70%时，对水稻秸秆腐解促进效果最佳。其原因可能在于，特定试验条件多因素耦合作用下，秸秆腐解过程中微生物繁殖活动对水分的需求是不同的。此外，本研究发现，初始C/N比为25时，对水稻秸秆腐解的促进效果最佳。这一结果与多数文献报道的研究结果一致，如张蓓（2012）在玉米秸秆发酵的研究中也发现，微生物分解有机物较适宜的初始C/N比约为25。

图4 不同处理下水稻秸秆腐解过程中SUVA280、E2/E3和A226－400的动态变化Fig. 4 Changes in SUVA280, E2/E3, and A226-400 during rice straw decomposition under different treatments

对 R值进行进一步分析可知，腐秆剂用量对DOC含量的影响最大（表3）。这可能是由于DOC作为可被微生物直接利用的有效碳源，其含量多少与微生物的种类和数量相关（Van Hees et al.，2005），而腐秆剂的添加通过影响秸秆腐解过程中微生物的菌群多样性，从而影响了DOC含量。其次，含水量对 C/N 比、DR、SUVA280、E2/E3和 A226－400值的影响最大（表3）。由于含水量的大小决定着秸秆腐解过程中微生物的活性，进而影响了总有机碳、全氮、DOM等的消耗情况（张永锋等，2016），导致C/N比、DR、SUVA280、E2/E3、A226－400等指标受含水量影响较大。此外，这些指标均与秸秆腐解程度有关，说明含水量是影响腐解产物稳定性（C/N比和DR）以及DOM芳香性结构和腐殖化程度（SUVA280、E2/E3和A226－400）的主要因素。表3结果还表明，初始C/N比对pH和GI值的影响最大。由于初始C/N比的大小决定着微生物生长所需碳源、氮源的充足与否，间接影响了微生物的繁殖活动以及有机酸的产生情况（黄川等，2013），从而影响了pH值的大小以及对植物种子的毒害作用。

2.5 各指标相关性

为了揭示腐解结束时各指标间的关系，本研究对第42天的上述指标进行了相关性分析（表4）。结果表明，pH值与GI值呈显著正相关（P＜0.05）。这是由于秸秆腐解产生的有机酸影响着pH值的大小，同时也对植物种子有一定的毒害作用（罗渊等，2016）。C/N比与DR和E2/E3值呈极显著或显著负相关（P＜0.01或 P＜0.05）；DR值与 E2/E3值呈极显著正相关（P＜0.01）。原因在于，随着水稻秸秆腐解的进行，微生物生长消耗了大量的有机碳，使C/N比降低，而有机碳消耗是DR值增加的直接原因；同时，大分子物质部分分解成小分子物质后，E2/E3值升高。张亚宁（2004）通过建立堆肥腐熟度快速测定的指标和方法，提出了可利用C/N比来判断堆肥产品是否完全腐熟的方法。因此，相关分析结果证实了张亚宁（2014）的结论。SUVA280和A226－400值与 GI值呈极显著或显著正相关（P＜0.01或P＜0.05）。这在一定程度上表明，随着秸秆腐殖化程度的加大，腐解产物对植物种子的毒害作用变小，因此可以通过测定DOM的SUVA280和A226－400值来预测 GI值大小，从而间接判断腐熟秸秆对植物种子的毒害作用。SUVA280值与A226－400值呈极显著正相关（P＜0.01），这与李丹等（2016）对鸡粪堆肥的 DOM 紫外光谱参数的相关性分析结论一致，表明两者均可以用来反映DOM的芳香性结构及腐殖化程度变化情况。

表3 腐秆剂用量、含水量、初始C/N比影响下不同腐解指标的直观分析Table 3 Intuitive analyses of the effects of decomposition agent dosage,moisture content, and initial C/N ratio on different decomposition indicators

表4 腐解结束时不同腐解指标的相关系数Table 4 Correlation coefficients among different decomposition indicators at the end of rice straw decomposition

2.6 最佳腐解条件下水稻秸秆腐解前后微生物群落组成变化

研究表明，厚壁菌门细菌具有嗜热、耐热、适应广泛 pH、降解纤维素或半纤维素的特性，放线菌门细菌是木质素、纤维素等高分子聚合物的主要分解者，而担子菌门等真菌亦可解聚和溶解木质素与纤维素，它们的变化与腐殖质的形成密切相关（田相玲，2014；张永锋等，2016；艾士奇等，2018）。以筛选出的最佳结果（腐秆剂用量 0.5%，含水量70%，初始C/N比25）为初始条件进行水稻秸秆腐解，分析微生物群落门水平组成及其相对丰度的变化。腐解前后的菌群多样性组成谱测序结果如表 5所示。从腐解开始（第0天）到结束（第42天），细菌的优势菌群由变形菌门（Proteobacteria）演替为厚壁菌门（Firmicutes）和放线菌门（Actinobacteria），即厚壁菌门相对丰度由 33.0%增加到45.5%，放线菌门由3.83%增加到32.9%，两者总和增加了近 2.13倍，而变形菌门则由 57.7%下降到13.0%。对真菌进行分析可知，腐解开始和结束时均以担子菌门（Basidiomycota）为优势菌群，其相对丰度由63.2%增加到69.3%。以上分析结果证实，以该腐解试验所得的最佳结果作为初始条件进行水稻秸秆腐解，可促进分解纤维素、半纤维素、木质素和其他生物有机物质的微生物菌群的生长，有效提高了堆体微生物群落的多样性（结果未列出），从而加速了水稻秸秆的腐解。

3 结论

（1）腐解结束时，A0B50C20处理pH、GI和DR值（分别为 7.05、34.9%和 30.7%）明显较低，其C/N比（25.7）则明显较高，而大多数处理pH值符合腐熟堆肥标准（8.00－9.00），GI值符合毒性较低（≥50%）或完全腐熟状态（≥80%），A0B70C25、A0.5B70C22和A1.0B60C25处理C/N比（分别为13.1、14.4、16.4）基本符合腐解产物最佳 C/N比标准（15.0），A0.5B70C22处理DR值（47.1%）最高；所有处理 DOC含量逐渐趋于平稳或缓慢下降，且随着DOM芳香度不断增大，其腐殖化程度逐渐增强。

表5 腐解第0、42天时水稻秸秆样品中细菌和真菌群落门水平组成及其相对丰度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）可以通过测定腐解产物DOM的SUVA280和A226－400值来预测GI值大小，间接判断其对植物种子的毒害作用，从而判断秸秆是否腐熟完全。

（3）根据直观分析法可知，不同的腐秆剂用量、含水量、初始C/N比影响下的最佳腐解条件为：“金葵子”腐秆剂0.5%，含水量70%，初始C/N比25。对DOC含量影响最大的是腐秆剂用量；对C/N比、DR、SUVA280、E2/E3和A226－400值影响最大的是含水量；对pH和GI值影响最大的则是初始C/N比。

（4）以“金葵子”腐秆剂0.5%、含水量70%、初始C/N比25为初始条件进行水稻秸秆腐解，可提高厚壁菌门、放线菌门细菌等微生物的相对丰度，利于水稻秸秆的腐解。

致谢：承蒙佛山金葵子植物营养有限公司的丁仕进总经理为本研究提供了“金葵子”腐秆剂，在此谨致谢意。