張云龍，郜春花，靳東升，盧晉晶，李婷婷，李建華

（1.山西大學(xué)生物工程學(xué)院，山西 太原 030006；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，山西 太原 030031）

山西煤炭儲量位居全國前列，是我國重要的產(chǎn)煤基地[1]，據(jù)山西省統(tǒng)計年鑒，山西省在煤炭開采區(qū)域內(nèi)造成塌陷區(qū)和采空區(qū)面積約為10 000 km2，每年遭到破壞的土地資源正在以100 km2的速度擴張，其中包括農(nóng)田和林地，約占山西省土地資源的5%左右[2]。面對土地資源缺乏與人口持續(xù)增長的突出矛盾，對礦區(qū)復(fù)墾土壤進行修復(fù)，已成為山西省當(dāng)前發(fā)展中必須研究和解決的重要問題[3]。

利用微生物的接種優(yōu)勢，在礦區(qū)復(fù)墾土壤中接種功能微生物，可以激發(fā)土壤中生物的活性，重新恢復(fù)土壤微生物體系，更有利于改良土壤結(jié)構(gòu)和增加土壤養(yǎng)分，促進復(fù)墾土壤熟化程度，改善土壤的質(zhì)量[4]。同時，根據(jù)礦區(qū)復(fù)墾土壤具體情況選擇種植適合土壤恢復(fù)的植被[5]，與土壤中的微生物產(chǎn)生協(xié)同作用，不僅可以使植物充分吸收和利用所需的養(yǎng)分，促進植物的生長發(fā)育，而且可以增強根際微生物的生命活力，提高復(fù)墾土壤中的肥力[6]。除此以外，接種微生物菌劑后，可以抑制植物有害微生物繁殖以及微生物代謝的能力，從而縮短復(fù)墾周期，對礦區(qū)復(fù)墾區(qū)域中的土壤進行全方位的綜合治理和改造[7]。

鞘氨醇單胞菌屬于變形菌門，是典型的好氧菌，通常菌落呈黃色，形狀為桿狀。近年來，大量的鞘氨醇單胞菌從多環(huán)芳烴、五氯苯酚、多氯聯(lián)苯等污染環(huán)境的物質(zhì)中分離出來。眾多分離出來的鞘氨醇單胞菌都具有生物降解的能力，可以產(chǎn)生被利用的高分子聚合物，在營養(yǎng)缺乏條件下生存，其在生態(tài)環(huán)境修復(fù)方面具有可開發(fā)的潛力，成為未來環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域中微生物關(guān)注的一個熱點對象[8]。

研究發(fā)現(xiàn)，采煤沉陷區(qū)不同肥力水平土壤上細菌的組成和豐度差別很大[2]，與低肥力復(fù)墾土壤微生物相比，高肥力復(fù)墾土壤中鞘氨醇單胞菌的豐度顯著增加，且其與土壤養(yǎng)分含量呈顯著正相關(guān)。因此，鞘氨醇單胞菌是否為提高礦區(qū)復(fù)墾土壤肥力水平的關(guān)鍵性功能菌，該菌在礦區(qū)土壤沃土化過程中具有什么功能，相關(guān)研究報道較少。

本研究以山西省襄垣縣采煤沉陷復(fù)墾區(qū)的長期定位試驗為依托，采用從復(fù)墾土壤中篩選出的鞘氨醇單胞菌劑，分析其促進秸稈腐解的性能，揭示鞘氨醇單胞菌在礦區(qū)復(fù)墾土壤沃土化中的作用，旨在為采煤沉陷區(qū)土地復(fù)墾和土壤質(zhì)量快速提升提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于山西省長治市襄垣縣西山底村試驗基地，平均海拔1 200 m，地理坐標(biāo)為112°40′E，35°23′N。該地屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年均降雨量500～600 mm，主要集中在夏季；年平均氣溫在8～10 ℃；無霜期150 d 左右。2020 年測定0～20 cm 土層有機質(zhì)為5.72 g/kg，全氮為0.60 g/kg，有效磷為10.77 mg/kg，速效鉀為135.00 mg/kg。

1.2 試驗材料

供試菌種鞘氨醇單胞菌由生工生物工程（上海）股份有限公司提供，篩選于山西省長治市襄垣縣西山底村試驗基地，菌株保藏于山西大學(xué)生物工程學(xué)院微生物實驗室。

1.3 試驗設(shè)計

礦化試驗和腐解試驗均為8個處理，分別為滅菌土（CK1）、滅菌土＋菌、滅菌土＋秸稈、滅菌土＋菌＋秸稈；不滅菌土（CK2）、不滅菌土＋菌、不滅菌土＋秸稈、不滅菌土＋菌＋秸稈。其中，礦化試驗4次重復(fù)，9次采樣；腐解試驗3次重復(fù)，4次采樣。

1.3.1 礦化試驗[9]稱取50 g 風(fēng)干后的樣品土壤，按照一定比例與菌、秸稈混合均勻，后放置在250 mL 的玻璃瓶中，并調(diào)節(jié)田間持水量在60%～70%；同時瓶內(nèi)還要放置0.5 mol/L NaOH 溶液的試管，用于收集CO2，在培養(yǎng)箱中培養(yǎng)72 d，溫度設(shè)置為30 ℃。分別于培養(yǎng)的1、3、6、10、17、24、37、52、72 d采集土樣，測其礦化累計量和礦化速率。在規(guī)定的采集時間內(nèi)對瓶中的NaOH溶液進行鹽酸滴定。

1.3.2 腐解試驗[10]稱取300 g 風(fēng)干土壤，調(diào)節(jié)濕度至60%的田間持水量，置于杯子中。同時將粉碎的秸稈過2 mm篩，裝入長5 cm、寬3 cm的袋子中并埋入杯中，恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)72 d，分別于12、24、48、72 d破壞性采集樣品，稱取秸稈質(zhì)量，測定其腐解率與養(yǎng)分釋放速率。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 土壤養(yǎng)分的測定 參考鮑士旦[11]的方法測定土壤有機質(zhì)含量、速效鉀含量、有效磷含量、堿解氮含量。

1.4.2 易氧化有機碳和水溶性有機碳的測定 稱取1.5 g風(fēng)干的土樣，過2 mm篩，并放入50 mL離心管中，分別加入33、167、333 mmol/L KMnO425 mL，在溫度25 ℃條件下振蕩1 h，2 000 r/min離心10 min，被離心的土樣按1∶250（V/V）用去離子水稀釋上清液，在紫外分光光度計上設(shè)置565 nm的波長，測定數(shù)值并計算得出易氧化有機碳[12]。

稱取5 g 新鮮土樣，過2 mm 篩，其水土比為5∶1（V/w），加25 mL 0.5 mol/L K2SO4溶液浸提土樣，于180 次/min 振蕩30 min，然后過濾，吸取2 mL，進行3 次平行，加重鉻酸鉀10 mL，消煮滴定，所得結(jié)果即為水溶性有機碳[13]。

1.4.3 土壤纖維素酶、過氧化氫酶、脲酶、磷酸酶的測定 纖維素酶[14]、過氧化氫酶[15]、脲酶[16]、磷酸酶[17]的測定分別采用DNS法、容量法、比色法、磷酸苯二鈉比色法進行。

1.4.4 土壤微生物數(shù)量和微生物多樣性的測定土壤微生物數(shù)量的測定參考趙斌[18]的稀釋平板測數(shù)法進行。

土壤微生物多樣性的測定參考文獻[19]進行。稱取10 g 風(fēng)干土壤樣品，并測定其含水量，然后加入90 mL 0.85%的無菌氯化鈉溶液，于溫度25 ℃150 r/min振蕩30 min，后靜置10 min。吸取5 mL上清液到45 mL 0.85%的無菌氯化鈉溶液中，使用八通道的150 μL的移液器吸取到EcoPlateTM每個測試孔中，避光25 ℃培養(yǎng)，每隔24 h 讀取BIOLOG 全微生物鑒定儀在590 nm處的值。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 軟件對試驗數(shù)據(jù)進行整理與繪圖；利用SPSS 22.0 軟件對數(shù)據(jù)進行方差分析、相關(guān)分析及顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 累計礦化量的變化

由圖1、2可知，不滅菌土4個處理和滅菌土4個處理中，在整個培養(yǎng)階段（1～72 d），各個處理下二氧化碳的累計釋放量與時間呈正相關(guān)，但隨著時間推移，二氧化碳的累計礦化量增長幅度逐漸放緩。不滅菌土CK、菌、秸稈、菌＋秸稈4個處理72 d有機碳累計礦化量分別是490.60、684.20、575.30、772.30 mg/kg，滅菌土4個處理72 d有機碳累計礦化量分別是632.50、744.70、660.00、782.10 mg/kg，可知滅菌土條件下各處理有機碳累計礦化量均高于不滅菌土條件下各處理，其二者均以添加菌+秸稈處理最高、CK 最低，其中，不滅菌土和滅菌土條件下在添加菌+秸稈處理中相差9.80 mg/kg，而CK 相差141.90 mg/kg。

不滅菌土4 個處理在培養(yǎng)期結(jié)束后，添加菌、秸稈、菌＋秸稈處理較CK 的累計礦化量分別增長39.63%、17.40%、57.61%，其中增長幅度最高的是菌＋秸稈處理，增長幅度最低的是秸稈處理；第1天與第72 天土壤有機碳累計礦化量4 個處理增長幅度分別是519.44%、418.33%、403.84%、449.50%，其中增幅最高的是CK，最低的是添加秸稈處理，其他各處理間的增長幅度相差不大。在第37 天的4 個處理間增長幅度最大，有機碳累計礦化量分別較第24天增長27.57%、25.46%、34.35%、24.33%。

滅菌土4 個處理在培養(yǎng)期結(jié)束后，添加菌、秸稈、菌＋秸稈處理較CK 有機碳累計礦化量分別增長17.73%、4.34%、23.65%，其中，增長幅度最高的是菌＋秸稈處理，增長幅度最低的是秸稈處理；第1天與第72天土壤有機碳累計礦化量4個處理增長幅度分別是618.75%、428.90%、525.00%、344.37%，其中，增幅最高的是CK，最低的是添加菌＋秸稈處理。在第24天的4個處理間增長幅度最大，有機碳累計礦化量分別較第17天的增長36.00%、24.66%、27.60%、13.38%。

2.2 礦化速率的變化

秸稈的土壤有機碳礦化速率，經(jīng)過72 d礦化試驗培養(yǎng)后不滅菌土4 個處理（圖3）和滅菌土4 個處理（圖4）總體隨著培養(yǎng)時間延長呈下降趨勢。根據(jù)土壤有機碳礦化速率變化，可分為培養(yǎng)初期（1～17 d）和后期（17～72 d），其中，培養(yǎng)初期土壤有機碳礦化速率由峰值（第1天）開始迅速下降，下降幅度較大，其中，第1 天到第3 天變化幅度最大，呈斷崖式下降趨勢；培養(yǎng)后期，礦化速率處于緩慢下降階段最后并趨于穩(wěn)定，其中，在第52、72 天礦化速率相差不大。在整個培養(yǎng)階段，不滅菌土4個處理和滅菌土4 個處理中，有機碳礦化速率均以添加菌＋秸稈處理最高，為10.73～176.00 mg（/kg·d），CK有機碳礦化速率最低，為6.81～88.00 mg（/kg·d）。

在不滅菌土4 個處理中，第1 天礦化速率在最高點，添加菌、秸稈、菌＋秸稈處理有機碳礦化速率較CK分別高52.80、35.20、61.60 mg（/kg·d），下降幅度最大在第1 天與第3 天之間，CK、菌、秸稈、菌＋秸稈4個處理的下降幅度分別為167.67%、93.55%、155.74%、82.86%，其中下降幅度最大是CK，添加菌＋秸稈處理下降幅度最小。第72天礦化速率達最低點，CK 與添加菌、秸稈、菌＋秸稈處理的有機碳礦化速率分別為6.81、9.50、7.99、10.73 mg（/kg·d），與第52 天礦化速率相差不大，趨于平穩(wěn)，第52 天4 個處理礦化速率分別為7.78、11.47、9.81、12.88 mg（/kg·d）。

在滅菌土4 個處理中，第1 天礦化速率在最高點，添加菌、秸稈、菌＋秸稈處理的有機碳礦化速率較CK分別高52.80、17.60、88.00 mg（/kg·d），下降幅度最大在第1 天與第3 天之間，CK、菌、秸稈、菌＋秸稈處理的下降幅度分別為85%、88%、77%、78%，其中，下降幅度最大的是菌處理，其他各處理間相差不大。在第72 天礦化速率達最低點，CK 與添加菌、秸稈、菌＋秸稈處理的有機碳礦化速率分別為8.78、10.34、9.17、10.86 mg（/kg·d），與第52 天礦化速率相差不大，趨于平穩(wěn)，第52 天礦化速率4 個處理分別為10.49、12.71、10.77、12.73 mg（/kg·d）。

2.3 腐解率的變化

從圖5、6可以看出，在不滅菌土和滅菌土處理中添加菌、秸稈都有利于快速腐解。結(jié)果表明，在培養(yǎng)初期（12～24 d），不滅菌土和滅菌土各處理快速腐解，各處理間腐解率介于16.22%～61.71%，其中，最高的為菌＋秸稈處理，最低的是菌處理；在培養(yǎng)中期（24～48 d），不滅菌土和滅菌土腐解率增速達到頂峰，其中，菌＋秸稈處理明顯高于秸稈處理，是秸稈處理的7～10倍；在培養(yǎng)后期（48～72 d），不滅菌土和滅菌土腐解率增速放緩，趨于平穩(wěn)狀態(tài)。

在不滅菌土處理中，添加菌＋秸稈的處理腐解率要總體高于添加秸稈處理的各個時段。其中，培養(yǎng)前期12 d，菌＋秸稈處理的腐解率是菌處理的6.34 倍；在培養(yǎng)結(jié)束期72 d，菌＋秸稈處理是菌處理腐解率的5.67 倍。在處理中添加菌劑要比沒有添加菌劑處理腐解率要高，其中在培養(yǎng)期間取樣各個時間段中，菌＋秸稈比單一添加秸稈處理分別高8.58%、8.94%、2.40%、4.22%。

在滅菌土處理中，同樣添加菌＋秸稈的處理腐解率要總體高于添加秸稈處理的各個時段。其中，在培養(yǎng)前期12 d，菌＋秸稈處理的腐解率是秸稈處理的6.92 倍；在培養(yǎng)結(jié)束期72 d，菌＋秸稈處理的腐解率是秸稈處理的4.95 倍。在處理中添加菌劑要比沒有添加菌劑處理腐解率高，其中在培養(yǎng)期間取樣各個時間段中，菌＋秸稈比單一添加秸稈處理分別要高7.56%、7.96%、4.27%、6.09%。

2.4 養(yǎng)分釋放速率的變化

經(jīng)過72 d的培養(yǎng)，添加秸稈處理有利于氮、鉀、磷養(yǎng)分元素的快速釋放。其中添加菌劑處理的養(yǎng)分釋放速率效果要好于其他處理，不滅菌土處理中菌、菌＋秸稈養(yǎng)分釋放速率分別為：堿解氮311.19、331.28 mg/kg，有效磷16.10、24.25 mg/kg，速效鉀149.61、210 mg/kg；滅菌土處理菌、菌＋秸稈養(yǎng)分釋放速率分別為：堿解氮315.44、343.88 mg/kg，有效磷14.98、23.05 mg/kg，速效鉀160.18、226.27 mg/kg。滅菌土處理的養(yǎng)分釋放速率的效果要好于不滅菌土的養(yǎng)分釋放速率。

由圖7可知，在不滅菌土處理中，CK與添加菌、秸稈、菌＋秸稈處理的養(yǎng)分釋放速率相差分別為堿解氮227.01、181.30、274.10 mg/kg；有效磷5.15、4.60、13.30 mg/kg；速效鉀13.22、8.85、73.61 mg/kg，其中，添加菌＋秸稈處理在堿解氮、有效磷、速效鉀方面養(yǎng)分釋放速率是最高，依次為菌＋秸稈＞菌＞秸稈＞CK，堿解氮中菌處理和秸稈處理之間不存在顯著性差異；有效磷中CK和秸稈處理之間差異不顯著；速效鉀中CK、菌、秸稈各處理之間不存在顯著性差異。

由圖8 可知，在滅菌土處理中，添加菌、秸稈、菌＋秸稈與CK相比，培養(yǎng)后堿解氮173.43、113.88、201.87 mg/kg；有效磷4.50、0.72、12.57 mg/kg；速效鉀18.40、21.45、84.49 mg/kg，其中，4 個處理間堿解氮和有效磷方面增長數(shù)較高，速效鉀增長數(shù)較低，菌＋秸稈處理在堿解氮、有效磷、速效鉀方面增長均是最高。堿解氮中菌和菌＋秸稈處理之間不存在顯著性差異；有效磷中菌和秸稈處理之間差異性不顯著；速效鉀中CK、菌、秸稈各處理之間不存在顯著性差異。

2.5 活性有機碳的變化

從表1 可以看出，不滅菌土4 個處理和滅菌土4 個處理的易氧化有機碳和水溶性有機碳含量均是添加菌、秸稈、菌＋秸稈處理要高于CK，其中，含量最高的是菌＋秸稈處理，顯著高于其他處理。

表1 不滅菌和滅菌條件下秸稈易氧化有機碳和水溶性有機碳含量變化Tab.1 The content of easily oxidizable organic carbon and water-soluble organic carbon of straw under non-sterilized and sterilized conditions mg/kg

在不滅菌土處理中，添加菌、秸稈、菌＋秸稈處理的易氧化有機碳和水溶性有機碳含量均高于CK，易氧化有機碳含量各處理分別較CK 高4.24、3.44、6.83 mg/kg；水溶性有機碳含量各處理分別較CK 高0.53、0.46、1.42 mg/kg；分別對易氧化有機碳和水溶性有機碳含量進行單因素方差分析，結(jié)果顯示，易氧化有機碳菌和秸稈處理間差異不顯著，其他各處理間差異顯著（P＜0.05）；水溶性有機碳菌和秸稈處理間差異也不顯著，其他各處理間差異顯著（P＜0.05）。

在滅菌土處理中，添加菌、秸稈、菌＋秸稈處理的易氧化有機碳和水溶性有機碳含量均顯著高于CK（P＜0.05），易氧化有機碳含量分別較CK高4.26、3.92、7.10 mg/kg；水溶性有機碳含量分別較CK 高0.40、0.52、1.72 mg/kg；分別對易氧化有機碳和水溶性有機碳含量進行單因素方差分析，結(jié)果顯示，易氧化有機碳和水溶性有機碳的秸稈處理與添加菌處理間差異均不顯著，其他各處理間均存在顯著差異（P＜0.05）。

2.6 酶活性的變化

從圖9、10 可以看出，纖維素酶活性在不滅菌土4 個處理和滅菌土4 個處理變化趨勢都一樣，各處理均顯著高于CK（P＜0.05）。在不滅菌土處理中，所有處理的纖維素酶活性由大到小依次為菌＋秸稈＞菌＞秸稈＞CK，在同一處理水平上各處理與CK 相比纖維素酶活性分別增加53.50%、34.50%、136.00%，各處理間差異達顯著水平（P＜0.05）；在滅菌土處理中，所有處理的纖維素酶活性由大到小依次為菌＋秸稈＞菌＞秸稈＞CK，在同一處理水平上各處理與CK相比纖維素酶活性分別增加84.80%、53.33%、136.66%，各處理間具差異顯著（P＜0.05）?？芍w維素酶活性在不滅菌土4個處理和滅菌土4 個處理中添加菌處理明顯高于秸稈處理與CK。

從圖11、12 可以看出，不滅菌土4 個處理和滅菌土4 個處理對土壤的過氧化氫酶活性的影響各不相同，可以明顯看出，滅菌土中各處理的過氧化氫酶活性要高于不滅菌土中各處理。在不滅菌土處理中，所有處理的過氧化氫酶活性由大到小依次為菌＋秸稈＞秸稈＞菌＞CK，在同一處理水平上各處理與CK 相比過氧化氫酶活性分別高0.44、1.23、3.06 倍，且秸稈和菌+秸稈處理與CK 間差異達顯著水平（P＜0.05）；在滅菌土處理中，所有處理的過氧化氫酶活性由大到小依次為菌＋秸稈＞秸稈＞菌＞CK，在同一處理水平上各處理與CK相比過氧化氫酶活性分別高1.04、2.39、4.25 倍，且各處理間存在差異顯著（P＜0.05）。

由圖13、14可知，在不滅菌土4個處理中，添加菌、秸稈、菌＋秸稈處理脲酶活性較CK分別顯著高2.41、1.92、3.68 倍（P＜0.05），其中，菌＋秸稈處理脲酶活性最高，為0.969 mg/kg；CK 的脲酶活性最低，為0.192 mg/kg，二者相差0.777 mg/kg，CK、菌、秸稈各處理間存在顯著性差異（P＜0.05）。在滅菌土4 個處理中，添加菌、秸稈、菌＋秸稈處理的脲酶活性較CK 分別顯著高2.46、1.76、3.13 倍（P＜0.05），其中，菌＋秸稈處理的脲酶活性最高，為0.757 mg/kg；CK 的脲酶活性最低，為0.242 mg/kg，二者相差0.515 mg/kg，且各處理間具有顯著性差異（P＜0.05）。

從圖15、16可以看出，在不滅菌土4個處理中，添加菌、秸稈、菌＋秸稈處理的磷酸酶活性較CK分別顯著高2.33、1.62、2.50 倍（P＜0.05），其中，菌＋秸稈處理的磷酸酶活性最高，為0.166 mg/kg；CK的磷酸酶活性最低，為0.055 mg/kg，二者相差0.111 mg/kg，各處理間差異顯著（P＜0.05）。在滅菌土4個處理中，添加菌、秸稈、菌＋秸稈處理的磷酸酶活性較CK 分別顯著高2.09、1.59、3.05 倍（P＜0.05），其中，菌＋秸稈處理的磷酸酶活性最高，為0.186 mg/kg；CK的磷酸酶活性最低，為0.061 mg/kg，二者相差0.125 mg/kg，且各個處理間具有顯著性差異（P＜0.05）。

2.7 微生物數(shù)量及多樣性的變化

由微生物區(qū)系分布可知（表2），不滅菌土4 個處理和滅菌土4 個處理在土壤微生物數(shù)量上均顯示細菌數(shù)最多，其次為放線菌數(shù)，最少的為真菌數(shù)。其中，細菌、放線菌、真菌數(shù)量以菌＋秸稈處理最多，而CK最少。

表2 不滅菌和滅菌土條件下秸稈微生物區(qū)系分布Tab.2 Straw microbial flora distribution under non-sterilized and sterilized soil conditions

在不滅菌土處理中，細菌數(shù)量最高的添加菌＋秸稈處理比CK 高153%，菌（6.6×106cfu/g）、秸稈（6.7×106cfu/g）、菌＋秸稈（9.9×106cfu/g）處理比CK 分別高2.7×106、2.8×106、6.0×106cfu/g；放線菌和真菌數(shù)量最高的是分別添加秸稈和菌＋秸稈處理，比CK 分別高340.00%、250.00%；真菌各處理中，菌（0.7×104cfu/g）、秸稈（0.3×104cfu/g）、菌＋秸稈（0.7×104cfu/g）處理比CK 分別高0.5×104、0.1×104、5×104cfu/g。

在滅菌土處理中，細菌數(shù)量最高的添加菌＋秸稈處理，比CK高213%，菌（5.3×106cfu/g）、秸稈（3.2×106cfu/g）、菌＋秸稈（9.7×106cfu/g）處理較CK 分別高2.2×106、0.1×106、6.6×106cfu/g；放線菌數(shù)量最高的是添加菌＋秸稈處理，比CK高85%；真菌數(shù)量最高的是添加菌處理，比CK分別高650.00%。

在不滅菌土4 個處理和滅菌土4 個處理中，土壤微生物AWCD值是隨著時間變化而變化的，如圖17、18 所示。各個處理隨著時間增長AWCD 值也在增長，在24 h 后測定，各處理的AWCD 值增長緩慢，尤其是CK；當(dāng)相隔48 h 測定，各處理的AWCD值增長快速，以CK 增長尤為迅速；各個處理在144 h 微生物活性最強，對碳源利用能力以及為微生物群落代謝活性處于最強的階段；在168 h 后測定，各個處理的AWCD值趨于平緩，增長緩慢，增長幅度較小，趨于穩(wěn)定。

在不滅菌土處理中，24 h后測定的AWCD值大小排序為菌＋秸稈＞菌＞秸稈＞CK；144 h 微生物最活躍，測定AWCD值大小排序為菌＋秸稈＞菌＞秸稈＞CK；168 h 測定的CK、菌、秸稈、菌＋秸稈處理AWCD 值比24 h 后測定的AWCD 值分別增長了174.33、8.74、13.28、9.03 倍，其中，增長幅度最高的為CK，最少的是添加菌處理，與120 h 測定各處理的AWCD值分別相差0.236、0.254、0.216、0.234。

在滅菌土處理中，24 h后測定的AWCD值大小排序為菌＞菌＋秸稈＞秸稈＞CK；144 h微生物最活躍，測定AWCD值大小排序為菌＋秸稈＞菌＞秸稈＞CK；CK、菌、秸稈、菌＋秸稈處理168 h測定的AWCD值比24 h 后測定的AWCD 值分別增長了219.60、22.03、23.61、11.97倍，其中，增長幅度最高的為CK，最少的是添加菌＋秸稈處理，與120 h 測定各處理的AWCD值分別相差0.324、0.364、0.346、0.289。

3 結(jié)論與討論

本研究通過礦化試驗，研究鞘氨醇單胞菌與有機物料在礦區(qū)復(fù)墾土壤中有機碳的累計礦化量和礦化速率特征，結(jié)果表明，在模擬培養(yǎng)期間不同處理下，添加菌＋秸稈的處理比單一添加菌和秸稈的處理累計礦化量有顯著的增加，說明添加菌劑更有利于土壤中有機碳的積累。原芩等[23]通過在廢棄的鋁礦復(fù)墾區(qū)種植玉米，在試驗區(qū)設(shè)置不同的菌劑處理，測定復(fù)墾土壤中的有機碳含量，結(jié)果表明，添加菌劑的處理可以提高土壤有機碳含量。郭振等[24]在長期施肥的黃壤稻田土上分析有機碳礦化及微生物機制，得出與本研究相同的結(jié)論，有機碳累計礦化量隨著時間增加而增加，礦化速率隨著時間的增加而逐漸減少。礦化速率在培養(yǎng)初期最高，隨著時間增加逐漸減少，直至在培養(yǎng)后期趨于穩(wěn)定，原因可能是由于前期添加鞘氨醇單胞菌的菌劑活性較強，隨著時間增加，培養(yǎng)條件下鞘氨醇單胞菌不適應(yīng)生長環(huán)境、活性受到抑制，以及后期有難分解的纖維素和木質(zhì)素等存在。

陳兵等[25]通過大田填埋對山西省黃土丘陵區(qū)復(fù)墾基地進行腐解試驗，結(jié)果表明，腐解速率在第12 天達到最大值，其中糞肥、秸稈處理相比CK顯著增高，這與本模擬培養(yǎng)試驗結(jié)果大致相同，本試驗也是在培養(yǎng)前期腐解率達到最大值，但是秸稈的腐解特征效果要好于有機肥的腐解特征，礦區(qū)復(fù)墾可以選擇秸稈為土壤培肥的有機物料。王婧等[21]采用尼龍網(wǎng)袋法研究表明，秸稈顆?；€田可加速養(yǎng)分釋放速率，提高培肥效果，還可實現(xiàn)高效快速的培肥，與本研究結(jié)果相同，秸稈腐解有利于復(fù)墾土壤高效培肥，可以在礦區(qū)農(nóng)田復(fù)墾土壤中應(yīng)用與推廣。

有機質(zhì)來源于有機物料的轉(zhuǎn)化，土壤中的微生物可以控制和影響土壤中有機質(zhì)的轉(zhuǎn)化與分解，因此，土壤微生物的活性可以對有機質(zhì)起到很好的保護作用[26]。李建華[2]在采煤塌陷區(qū)復(fù)墾土壤中研究了土壤微生物的特性以及土壤有機碳的變化特征，結(jié)果表明，長期施肥下的復(fù)墾土壤有機碳不斷累積，提高了土壤有機碳含量，有利于土壤微生物群落的改善以及功能微生物的正向演化，可以為礦區(qū)復(fù)墾土壤合理培肥與改善土壤質(zhì)量提供科學(xué)依據(jù)。這與本研究結(jié)果相同，在礦區(qū)復(fù)墾土壤中添加有機物料可以促進復(fù)墾土壤有機質(zhì)的提升，但是離不開土壤微生物的參與，土壤微生物對于有機質(zhì)的轉(zhuǎn)換起到積極的作用，對于礦區(qū)復(fù)墾農(nóng)田培肥管理具有重要意義。

土壤酶活性一定程度上能夠反映土壤質(zhì)量演變情況[27]，礦區(qū)復(fù)墾土壤中過氧化氫酶、纖維素酶、磷酸酶、脲酶活性與有機肥物料的腐解率、養(yǎng)分速率有關(guān)。張蓉等[28]研究發(fā)現(xiàn)，土壤中功能微生物菌劑可以提高不同植被復(fù)墾模式下的過氧化氫酶、磷酸酶、脲酶的活性，這與本研究中菌、菌+秸稈處理脲酶、磷酸酶、過氧化氫酶的活性均高于單獨添加有機物料秸稈和有機肥處理結(jié)論相同。李媛媛等[29]研究礦區(qū)復(fù)墾中酶活性的變化發(fā)現(xiàn)，復(fù)墾后各種酶活性逐漸趨于正常農(nóng)田的水平，其中，纖維素酶增長顯著，可能是由于鞘氨醇單胞菌是一種降解菌，與纖維素酶降解機制協(xié)同作用，有利于礦區(qū)復(fù)墾土壤中纖維酶活性的增長。

土壤微生物數(shù)量和微生物多樣性反映土壤養(yǎng)分狀況和肥力水平[30]，劉靚[31]在礦區(qū)復(fù)墾試驗區(qū)發(fā)現(xiàn)，添加菌劑與5種有機物料以后，土壤中細菌、真菌、放線菌數(shù)量顯著提高以及促進其土壤中微生物多樣性。本試驗同樣添加了鞘氨醇單胞菌和秸稈，菌劑＋秸稈的處理顯著提高復(fù)墾土壤中微生物的數(shù)量和微生物的多樣性，可能是因為秸稈與鞘氨醇單胞菌協(xié)同作用下，能夠提高土壤中各種養(yǎng)分，改善復(fù)墾土壤中微生物的環(huán)境。

本研究表明，添加鞘氨醇單胞菌有利于促進秸稈腐解能力。在培養(yǎng)期間，累計礦化量均以添加菌+秸稈處理最高，CK最低，其在菌＋秸稈、菌處理的土壤累計礦化量要好于秸稈、CK，且差異明顯；在培養(yǎng)初期（1～17 d），礦化速率由第1天的峰值迅速下降，其中第1～3 天變化幅度最大；培養(yǎng)后期（17～72 d），礦化速率處于緩慢下降階段，最后趨于穩(wěn)定；腐解率在培養(yǎng)初期（12～24 d）快速腐解，在培養(yǎng)中期（24～48 d）腐解率增速達到頂峰，在培養(yǎng)后期（48～72 d）增速放緩，趨于平穩(wěn)狀態(tài)；滅菌土各處理氮、磷、鉀養(yǎng)分釋放速率效果要好于不滅菌土各處理，其中，添加菌劑處理的養(yǎng)分釋放速率要高于不添加菌劑的，菌＋秸稈處理的養(yǎng)分釋放速率在不滅菌土和滅菌土各處理間最高；易氧化碳和水溶性碳均表現(xiàn)為菌＋秸稈、菌處理高于秸稈處理，且其中含量最高的是菌＋秸稈處理；添加鞘氨醇單胞菌后土壤纖維素酶、過氧化氫酶、脲酶、磷酸酶均得到提高，具體表現(xiàn)為菌＋秸稈＞菌＞秸稈＞CK；添加菌＋秸稈處理中，細菌、放線菌、真菌的數(shù)量最多；0～72 h各處理的AWCD值增長快速，碳源利用能力處于最強的階段，滅菌條件各處理增長率大于不滅菌，添加菌劑處理中微生物對碳源的利用能力大于不接菌處理。