微生物菌剂促进甘蔗秸秆在沙质土壤中高效释氮及土壤有机碳积累的研究

《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》：Enhanced Nitrogen Release from Sugarcane Straw in a Sandy Soil Via Microbial Inoculants Efficient in Decomposing High C/N Ratio Organic Matter

为解决高碳氮比（C/N）有机投入物分解慢、氮固定增加导致的氮限制问题，研究人员开展了微生物菌剂（含分解碳的真菌和芽孢杆菌属）对甘蔗秸秆分解影响的研究。结果表明菌剂能促进秸秆氮释放，增加土壤矿质氮（Nmin）和短期土壤有机碳（SOC）积累，对农业生产有重要意义。

　　有机投入物若碳（C）/ 氮（N）比高，通常分解速率慢，氮固定增加。可以认为，这种抑制后续矿质氮（N_min）释放的氮限制，可分别通过接种能高效分解（碳循环）和蛋白水解（氮循环）的真菌和细菌来弥补。本研究主要目的是评估由分解碳的真菌和芽孢杆菌属（Bacillus sp.）组成的微生物菌剂对甘蔗秸秆分解的影响，并探究其对 N_min水平和短期土壤有机碳（SOC）动态的作用。为期 84 天的培养实验采用完全随机设计（CRD），设置 3 种处理：（1）CT，无投入；（2）I，以 0.83 g kg^-1干重（相当于 6.25 吨 / 公顷）的量添加甘蔗秸秆；（3）I+MC，在 I 处理基础上接种分解微生物菌群，其中真菌为 1.9×10⁶ CFU/g，芽孢杆菌属（Bacillus sp.）为 2.2×10⁸ CFU/g （MC）。在培养开始后的第 7 天、28 天和 84 天进行破坏性土壤采样，评估蛋白酶活性，以及包括芽孢杆菌属（Bacillus sp.）在内的蛋白水解微生物中编码中性金属蛋白酶的中性金属蛋白酶（npr）基因的丰度。微生物分析还结合了溶解性有机碳（DOC）、SOC、溶解性有机氮（DON）和 N_min含量的测定。接种分解碳的真菌和芽孢杆菌属（Bacillus sp.）可刺激低蛋白含量的高 C/N 比有机投入物分解。与 CT 相比，在培养 28 天时，N_min增加 42%，SOC 积累增加 23%。N_min含量增加是接种刺激蛋白酶活性加速的结果。分解碳的真菌使足够的底物（如 DOC、DON）得以利用，促进了蛋白水解和 N_min含量增加，有利于分解早期短期 SOC 积累。接种的微生物菌群促进了甘蔗秸秆的氮释放。高效蛋白水解的芽孢杆菌属（Bacillus sp.）增加了甘蔗秸秆的氮释放。刺激甘蔗秸秆释放氮导致短期 SOC 积累。