白腐真菌與嗜熱性側(cè)孢霉復(fù)配對棉花秸稈降解的影響

王 益，李春越，韓雅嬌，楊寶和，馬 多，賈宏濤

1. 中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所，西安 710061

2. 陜西師范大學(xué) 地理科學(xué)與旅游學(xué)院，西安 710119

3.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，烏魯木齊 830052

秸稈是成熟農(nóng)作物莖葉（穗）部分的總稱，通常指棉花、小麥、玉米、水稻和其它農(nóng)作物在收獲籽實(shí)后的剩余部分。農(nóng)作物光合產(chǎn)物有50%以上存在于秸稈中，秸稈富含氮、磷、鉀和有機(jī)質(zhì)等，是一種具有多用途可再生的生物資源（楊文鈺和王蘭英，1999）。我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，各類農(nóng)作物秸稈資源十分豐富，農(nóng)作物秸稈資源擁有量居世界首位，而且其生產(chǎn)量逐年增加。如果這些農(nóng)業(yè)固體廢棄物得不到有效的利用和處理，不但造成資源浪費(fèi)，更會引起環(huán)境污染等問題。

我國是世界上最大的棉花（Gossypium hirsutum L.）生產(chǎn)國，棉花種植面積、單產(chǎn)和總產(chǎn)量均居世界首位，棉花產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的1/4（喻樹迅和王子勝，2012），在棉花種植生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生數(shù)量巨大的棉花秸稈。棉花秸稈具有密度大、韌性強(qiáng)、適口性差、不利于動物消化吸收和不適合加工成飼料的特點(diǎn)，同時(shí)運(yùn)輸和貯存也存在一定困難，除了用作造紙、制板、生產(chǎn)燃料和培養(yǎng)食用菌外，棉花秸稈還田仍舊是比較常見的主要處理方式，但還田的棉花秸稈不能快速自然降解，嚴(yán)重影響到次年棉花的播種和出苗（張琴等，2011）。

棉花秸稈在農(nóng)田自然環(huán)境中的降解受到秸稈自身結(jié)構(gòu)、物質(zhì)組成（鄭秋生等，2010），田間土壤環(huán)境如土壤質(zhì)地、土壤水分含量、土壤含鹽量、秸稈田間埋藏深度（賈宏濤等，2007）和棉花秸稈粉碎程度的影響（韓雅嬌等，2014a）。促進(jìn)秸稈田間降解的常見措施是通過改變土壤理化性質(zhì)、控制棉花秸稈粒度和添加外源碳、氮、磷等以提高還田秸稈的降解。添加微生物菌劑也是提高還田棉花秸稈降解的方法，Bumpus et al（1985）發(fā)現(xiàn)白腐真菌典型種黃孢原毛平革菌（Phanerochaete chrysosporium）在一些主要營養(yǎng)物質(zhì)受到限制時(shí)，可形成木質(zhì)素過氧化物酶（Lip）、錳過氧化物酶（MnP）和漆酶（Lac），通過一系列酶促反應(yīng)對各種異生物質(zhì)具有獨(dú)特降解能力，可以對底物實(shí)現(xiàn)部分或徹底氧化。白腐真菌被廣泛應(yīng)用于發(fā)酵飼料（李天歌等，2013）和廢水處理（謝靜茹等，2016）等領(lǐng)域，被公認(rèn)為是對木質(zhì)素降解效果最好的微生物（Beguin and Aubert，1994）。嗜熱性側(cè)孢霉（Sporotrichum thermophile）是一類對纖維素具有優(yōu)秀降解能力的絲狀真菌，可使作物秸稈在較短時(shí)間內(nèi)腐爛，其最適生長溫度為45 — 50℃，最高生長溫度為55℃（許燕等，2008）。韓雅嬌等（2014b）通過43 d培養(yǎng)試驗(yàn)初步進(jìn)行了白腐真菌和噬熱性側(cè)孢霉等菌劑對棉花秸稈降解效果的對比，并研究了不同菌種在施加營養(yǎng)液和堿預(yù)處理下對棉花秸稈的降解效果，結(jié)果表明白腐真菌和嗜熱性側(cè)孢霉對棉花秸稈的降解效果優(yōu)于現(xiàn)有商品化的復(fù)合菌劑；在堿預(yù)處理并施加營養(yǎng)液條件下白腐真菌對棉稈木質(zhì)素降解效果最好，降解率達(dá)到29.41%，而嗜熱性側(cè)孢霉對棉稈纖維素的降解效果最好，降解率可達(dá)30.54%。

新疆地處歐亞大陸腹地，年降水量少、日照充足、積溫高、無霜期長、晝夜溫差大、病蟲害少，是世界上高產(chǎn)棉區(qū)，也是中國棉花種植生產(chǎn)的重點(diǎn)區(qū)域，其種植面積占全國1/4，總產(chǎn)量約占全國1/3（李傳想和宋友桂，2014；李云等，2014；張翠燕等，2016）。如何處理和快速降解還田棉花秸稈成為一個(gè)急需解決的生產(chǎn)實(shí)際問題（賈宏濤等，2007）。本實(shí)驗(yàn)是在前期研究工作的基礎(chǔ)上，通過室內(nèi)盆栽實(shí)驗(yàn)研究白腐真菌和嗜熱性側(cè)孢霉菌株復(fù)配對棉花秸稈的降解效果，并設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)篩選出復(fù)配菌劑降解棉花秸稈的最優(yōu)條件組合，最后根據(jù)室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果進(jìn)行大田試驗(yàn)測試，以驗(yàn)證復(fù)合菌劑的實(shí)際應(yīng)用效果。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 菌種來源

白腐真菌由西安工程大學(xué)微生物實(shí)驗(yàn)室提供，嗜熱性側(cè)孢霉從市場上購置。

1.1.2 棉花秸稈

棉花秸稈采集自位于新疆烏魯木齊市烏魯木齊縣安寧渠鎮(zhèn)的新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院灰漠土長期定位試驗(yàn)基地。采集回來的棉花秸稈清洗后置于烘箱中60℃烘48 h，經(jīng)粉碎機(jī)粉碎過2 mm篩備用。棉花秸稈中木質(zhì)素含量為30.08%，纖維素含量為38.21%，酸性洗滌纖維（acid detergent fiber，ADF）含量為69.39%。

1.1.3 培養(yǎng)基

PDA 固體培養(yǎng)基：馬鈴薯 200 g ? L?1，葡萄糖 20 g ? L?1， 瓊 脂 18 g ? L?1，K2HPO43 g ? L?1，MgSO4? H2O 1.5 g ? L?1， 維 生 素 B1微 量， 自 然pH。營養(yǎng)培養(yǎng)基（BPB）：牛肉膏 5 g ? L?1，蛋白胨 10 g ? L?1，氯化鈉 5 g ? L?1，pH 調(diào)節(jié)為 7.2。

1.2 研究方法

1.2.1 菌株培養(yǎng)

將在4℃保存下的白腐真菌菌種接種在PDA培養(yǎng)基上，在30℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)10 d進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)。培養(yǎng)結(jié)束后，選取純凈光滑的菌落，在無菌操作臺上用接種環(huán)刮取孢子接種至裝有滅菌營養(yǎng)培養(yǎng)基的三角瓶中，加塞密封。再將三角瓶放入搖床以300 rpm震蕩30 min后制成孢子懸浮液（經(jīng)血球計(jì)數(shù)板準(zhǔn)確計(jì)數(shù)后，用無菌生理鹽水調(diào)節(jié)孢子懸液濃度為 106個(gè) ? mL?1）在 4℃下保存?zhèn)溆谩?/p>

在無菌操作臺上用接種環(huán)挑取嗜熱性側(cè)孢霉干劑涂抹于PDA培養(yǎng)基上，45℃下培養(yǎng)箱中培養(yǎng)10 d，濕度保持在60%以上以防止培養(yǎng)基水分的大量蒸發(fā)而干裂，孢子懸浮液的制備方法同上，用無菌生理鹽水調(diào)節(jié)孢子懸液濃度為106個(gè) ? mL?1備用。

1.2.2 菌株復(fù)配拮抗試驗(yàn)

將白腐真菌和噬熱性側(cè)孢霉兩種菌株做拮抗實(shí)驗(yàn)，具體操作方法：將兩種菌株各挑取少量菌落于PDA培養(yǎng)基平板上，圍繞中心點(diǎn)相距3 cm處進(jìn)行接種，30℃下恒溫培養(yǎng)5 d，期間每隔12 h觀察菌種間有無互相抑制菌絲生長、孢子生成、菌落生長等情況，如果接種的兩種菌株生長在一起說明這兩種菌之間無拮抗反應(yīng)，如果接種的菌株分開生長，中間有明顯的間隔，說明這兩種菌存在拮抗現(xiàn)象。

1.2.3 菌株復(fù)配降解棉花秸稈最優(yōu)條件正交試驗(yàn)

試驗(yàn)采用L9(34)正交表，設(shè)計(jì)了四種實(shí)驗(yàn)因子：溫度、氮素添加量、菌種、料水比，每個(gè)因子分別設(shè)置三個(gè)水平（表1）。室內(nèi)試驗(yàn)過程中所有操作均在無菌環(huán)境中進(jìn)行。具體如下：在超凈工作臺上，將經(jīng)粉碎滅菌的棉花秸稈裝入無菌燒杯中，根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)分別接入無菌水和定量菌液，調(diào)節(jié)氮素濃度后用無菌封口膜封住防止水分流失，并用無菌打孔器在封口膜上打孔以便通氣。將所有處理置于相應(yīng)溫度的培養(yǎng)箱中，調(diào)節(jié)濕度進(jìn)行培養(yǎng)，為避免污染，這些培養(yǎng)箱為降解試驗(yàn)專用培養(yǎng)箱?？諝鉂穸日{(diào)節(jié)在65% — 75%。降解周期40 d結(jié)束后測定纖維素、木質(zhì)素和酸性洗滌纖維含量，篩選出棉稈降解的最優(yōu)條件。接種量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，孢子懸液占總物料質(zhì)量的比例）為：嗜熱性側(cè)孢霉15%、白腐真菌5%、復(fù)合菌劑10%。

表1 L9(34)正交試驗(yàn)因素及水平設(shè)計(jì)表Tab.1 The orthogonal experimental design of L9(34)

1.2.4 菌株復(fù)配降解棉花秸稈大田驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

試驗(yàn)于2013年10月22日 — 2013年12月11日在新疆烏魯木齊土壤與肥料試驗(yàn)基地進(jìn)行，試驗(yàn)所在試驗(yàn)田土壤類型為灰漠土，土壤有機(jī)質(zhì)含量為5.87 g ? kg?1、堿解氮含量為 70.07 mg ? kg?1、速效磷含量為 30.40 mg ? kg?1、速效鉀含量為 87.78 mg ? kg?1。

試驗(yàn)棉花秸稈采集自當(dāng)?shù)?，剪成約2 — 3 cm備用。將事先準(zhǔn)備好的棉花秸稈裝入網(wǎng)袋（孔徑為1 mm）中，每個(gè)網(wǎng)袋內(nèi)裝入大約20 g，連袋稱重并記錄。試驗(yàn)分為對照組和施菌組（白腐真菌和噬熱性側(cè)孢霉復(fù)合菌劑），每組共5個(gè)重復(fù)，每5個(gè)重復(fù)設(shè)置為一個(gè)區(qū)組，田間隨機(jī)布設(shè)3個(gè)區(qū)組。

對照組編號為A1—A15，直接將裝有棉稈的網(wǎng)袋埋入棉田距地表20 cm深處，不施加肥料，不額外澆水，自然pH值，做下標(biāo)記；施菌組編號為B1—B15，采用尿素配置成含氮量為3%的肥水，加入菌液，每個(gè)重復(fù)噴施50 mL左右肥水（參考正交試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)噴施30 mL左右，考慮到滲透到土壤中的流失部分，酌情噴施50 mL），同樣埋入20 cm深處，做好標(biāo)記，隨時(shí)觀察土壤濕度，使土壤濕度始終保持在60%左右。埋好樣品后，分別于第10 d、20 d、30 d、40 d、50 d從各處理中取樣，取出的網(wǎng)袋用清水沖洗至無色為止，85℃烘干并稱重，采用差重法計(jì)算秸稈降解率。

1.2.5 測試方法

秸稈木質(zhì)素、纖維素、酸性洗滌纖維（ADF）含量采用Van Soest et al（1991）法進(jìn)行測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

圖1 白腐真菌與嗜熱性側(cè)孢霉的拮抗試驗(yàn)Fig.1 Antagonism experiment between white rot fungi and Sporotrichum thermophile

2 結(jié)果與分析

2.1 秸稈降解菌復(fù)配

菌種拮抗試驗(yàn)結(jié)果顯示白腐真菌和嗜熱性側(cè)孢霉沒有發(fā)生拮抗現(xiàn)象，可以共存，見圖1。白腐真菌生長健康，略帶酸味，試驗(yàn)培養(yǎng)第3 d兩種菌落的邊緣開始相交，但是兩菌株的生長并未受到限制。嗜熱性側(cè)孢霉菌落表面開始生長出白色菌絲，第5 d出現(xiàn)褐色的分生孢子，兩種菌生長在一起，相交的部分呈現(xiàn)淺褐色。根據(jù)這個(gè)現(xiàn)象斷定兩種菌可以進(jìn)行復(fù)配，為進(jìn)行下一步試驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)，挑取兩種菌株相交部分作為復(fù)合菌劑，用作下一步降解實(shí)驗(yàn)研究的接種材料。

表2 正交試驗(yàn)各指標(biāo)測定結(jié)果Tab.2 Analysis results for each index of the orthogonal experiment

2.2 菌株復(fù)配降解棉花秸稈最優(yōu)條件正交試驗(yàn)

棉花秸稈降解效果的優(yōu)劣是由降解后棉稈中木質(zhì)素和纖維素含量共同決定的，含量越低說明降解效果越好。本研究采用L9(34)正交試驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)見表1）研究棉花秸稈分別在白腐真菌、嗜熱性側(cè)孢霉和復(fù)合菌劑降解40 d后木質(zhì)素、纖維素和酸性洗滌纖維含量，結(jié)果見表2。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：通過外加菌劑處理后棉花秸稈木質(zhì)素、纖維素和酸性洗滌纖維含量均比處理前降低，各處理中木質(zhì)素含量減少最多的為處理6，減少了6.73%；試驗(yàn)處理1中棉稈纖維素含量減少的最多，為8.61%；酸性洗滌纖維含量在處理7中減少最多，減少量達(dá)到10.73%。通過相關(guān)性分析得出，纖維素和酸性洗滌纖維含量與氮濃度極相關(guān)。

本研究中降解木質(zhì)素最優(yōu)條件組合是A2B3C3D2，影響因素重要程度依次是料水比＞菌種＞氮含量＞溫度；降解纖維素最優(yōu)組合是A3B1C1D1，影響因素依次是氮含量＞料水比＞菌種＞溫度；降解酸性洗滌纖維最優(yōu)組合是A3B1C3D1，影響棉花秸稈降解效果的因素依次為氮含量＞菌種＞料水比＞溫度。綜合考慮各各因子對棉稈中木質(zhì)素、纖維素和酸性洗滌纖維的降解效果，最優(yōu)組合條件是A3B1C3D1，即溫度為45℃、氮含量為3%、料水比為1/2時(shí)，在復(fù)合菌系作用下棉花秸稈的降解效果最好，結(jié)果見表3。

表3 正交試驗(yàn)各指標(biāo)極差分析結(jié)果Tab.3 Index range analysis results of the orthogonal experiment

2.3 菌株復(fù)配降解棉花秸稈大田驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

在白腐真菌和噬熱性側(cè)孢霉菌株復(fù)配室內(nèi)降解棉花秸稈最優(yōu)條件正交試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開展復(fù)配菌株在田間降解棉花秸稈的實(shí)際效果研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。在為期50 d的實(shí)驗(yàn)過程中，對照組（不施菌）和施菌組的棉稈降解率均隨降解時(shí)間延長呈現(xiàn)上升趨勢，施菌組處理的棉花秸稈降解率總體上比對照組高，在40 d以后施菌組和對照組中棉花秸稈降解率差異達(dá)到顯著水平，降解周期結(jié)束后對照組棉花秸稈降解率為26.43%，施菌組為29.93%。

降解實(shí)驗(yàn)期間施菌處理的棉花秸稈降解速率也高于對照組。在網(wǎng)袋埋入后第10 d，對照組與施菌組棉花秸稈降解速率差距不大，施菌組和對照組棉花秸稈的堅(jiān)韌度也沒有明顯變化，但在施菌組秸稈表面可觀察到白色絲狀菌落（圖3a）。第一次取樣以后棉花秸稈降解速率在兩個(gè)處理之間的差距開始逐漸增大，施菌組處理的棉花秸稈降解速率開始大于對照組。在整個(gè)降解周期前20 d秸稈降解速率在整個(gè)降解實(shí)驗(yàn)過程中最大，對照組平均可達(dá)到 0.97 g ? d?1，施菌組為 0.93 g ? d?1，20 d以后降解速率開始逐漸減??；降解第30 d降解速率又開始增大但小于10 — 20 d階段，此階段施菌組秸稈表皮已部分脫落，纖維質(zhì)松散，菌絲開始包裹秸稈木質(zhì)部，很容易沿秸稈柱狀中軸掰開，對照組棉稈表皮仍比較堅(jiān)硬，不容易彎折（圖3b）；最后10 d對照組和施菌組降解速率均下降，是整個(gè)降解實(shí)驗(yàn)過程中最慢的一個(gè)階段，平均降解速率均為 0.13 g ? d?1。

圖2 大田試驗(yàn)棉稈降解率Fig.2 Cotton stalk degradation percentage of field experiment

圖3 大田降解試驗(yàn)第10天（a）和第30天（b）樣品表征Fig.3 Characteristics of field experiment sample be degraded 10 days (a) and 30 days (b)

3 結(jié)論與討論

棉花秸稈還田具有培肥地力等優(yōu)勢，但秸稈不能充分腐解會影響播種質(zhì)量、出苗、作物生長和產(chǎn)量。棉花秸稈主要是由纖維素、半纖維素及木質(zhì)素構(gòu)成，微生物對其降解過程錯綜復(fù)雜，大部分微生物只能降解其中之一，甚至僅限于某一反應(yīng)過程，單一的微生物由于不能分泌必須的酶系統(tǒng)，很難達(dá)到對棉花秸稈的快速降解，而復(fù)合菌群的降解能力往往要高于單一菌種，因此需要多種不同降解功能的微生物混合協(xié)同作用來完成棉花秸稈的降解。目前獲得混合菌種復(fù)合菌系主要有兩種方法，第一種是直接篩選復(fù)合菌劑，在不破壞自然界微生物間協(xié)同關(guān)系的前提下通過優(yōu)勢組合篩選得到高效而穩(wěn)定的降解復(fù)合菌群；第二種是選取一些功能菌株進(jìn)行組合，即對已分離的各種功能菌株按照功能進(jìn)行組合培養(yǎng)，從而得到比單一菌株降解效果更好的菌種組合（付麗麗，2012）。郭夏麗等（2010）以秸稈為唯一碳源，通過菌系組配，得到了一個(gè)來源于森林土、竹林土和腐爛秸稈的馴化系組合，其秸稈降解率為38.3%；進(jìn)一步將馴化系組合與單菌株組合復(fù)配并限制性繼代培養(yǎng)，得到的秸稈降解復(fù)合菌劑在14天內(nèi)秸稈降解率達(dá)到45.7%。本研究采取第二種方式，選取對棉花秸稈中木質(zhì)素和纖維素有很好降解效果的白腐真菌和嗜熱性側(cè)孢霉單一菌種混合復(fù)配。這兩種單一菌種的降解效果優(yōu)于市面出售的效果較好的秸稈降解微生物制劑，其中白腐真菌對棉花秸稈木質(zhì)素降解速率比較快，在為期43 d的降解周期內(nèi)木質(zhì)素降解率為14.74%；噬熱性側(cè)孢霉對棉花秸稈纖維素的降解特點(diǎn)是在22 d之內(nèi)纖維素含量明顯下將，同時(shí)降解速率開始減慢，在為期43 d降解周期內(nèi)纖維素降解率為17.46%（韓雅嬌等，2014b）。微生物之間通過協(xié)同作用可以降解棉花秸稈，但微生物之間有拮抗作用則會影響其降解功能，本研究通過拮抗培養(yǎng)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)白腐真菌和噬熱性側(cè)孢霉兩種菌株共存時(shí)不相互抑制菌絲生長，菌株之間沒有發(fā)生拮抗反應(yīng)，可以對兩種菌株進(jìn)行復(fù)配形成棉花秸稈降解菌群。

為了加速棉花秸稈還田后的降解過程，要盡量控制各種對棉花秸稈降解過程有影響的物理、化學(xué)和生物等因素，它們影響到微生物活動的程度，從而影響棉花秸稈降解的快慢與降解程度。溫度、氮素含量、含水率和降解微生物菌群類型等因素的優(yōu)化控制是棉花秸稈降解的關(guān)鍵，可以提高秸稈降解效率，縮短降解時(shí)間，增強(qiáng)降解程度。本實(shí)驗(yàn)主要研究不同培養(yǎng)溫度、不同氮添加量、不同料水比及不同微生物菌群對棉花秸稈木質(zhì)素、纖維素和酸性洗滌纖維的最優(yōu)降解條件。溫度是影響微生物活動和秸稈降解過程的重要因素，溫度過高或過低都會影響微生物對秸稈的降解，本研究中，38℃處理下棉花秸稈降解后木質(zhì)素含量最低，平均為29.09%，纖維素在45℃降解最徹底，平均含量34.17%，而酸性洗滌纖維在三個(gè)溫度處理下降解情況則差異不大，含量均在63.30%左右。氮是組成生物體的基本元素，在微生物和植物生長過程中起不可代替的作用，氮素對土壤微生物的影響有正效應(yīng)、負(fù)效應(yīng)或者效應(yīng)不顯著（Scheu and Schaefer，1998），當(dāng)棉花秸稈不能及時(shí)降解時(shí)，如果土壤中氮素不足，則會出現(xiàn)微生物與作物爭奪氮素的現(xiàn)象，會進(jìn)一步導(dǎo)致秸稈降解緩慢和作物生長不良。本實(shí)驗(yàn)中，隨著氮素添加量增加，木質(zhì)素降解率也呈現(xiàn)出增加趨勢，降解后木質(zhì)素含量為26.25% — 24.85%，但不同氮素梯度處理之間的差異并不顯著；纖維素降解率則隨著氮素含量增加而減少，在3%和10%氮添加量處理下含量分別為31.40%和39.60%。通常情況下，復(fù)合菌劑相比單一菌劑對棉花秸稈的降解效果要好，噬熱性側(cè)孢霉比白腐真菌達(dá)到指數(shù)生長的時(shí)間更短，可率先降解棉花秸稈表皮部分的韌皮纖維，從而增大白腐真菌與內(nèi)部的接觸表面積，提高白腐真菌降解木質(zhì)素的效率。復(fù)合菌劑與單一的白腐真菌和噬熱性側(cè)孢霉相比提高了棉花秸稈的降解率，復(fù)合菌劑處理下木質(zhì)素、纖維素和酸性洗滌纖維含量分別達(dá)到24.75%、35.11%和62.10%。土壤水分動態(tài)變化會導(dǎo)致土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生改變，通常認(rèn)為長時(shí)間干旱會限制微生物生物量和微生物活性。本實(shí)驗(yàn)中當(dāng)料水比為0.5時(shí)纖維素含量與酸性洗滌纖維降解率均為最高，含量分別為34.17%和62.61%，木質(zhì)素在料水比為0.33時(shí)含量最低。綜合考慮影響棉花秸稈降解的這些環(huán)境因素，本實(shí)驗(yàn)最終選取降解棉花秸稈的室內(nèi)最優(yōu)條件組合為溫度45℃、氮添加量3%、料水比1∶2，復(fù)合菌劑。此組合中溫度略高，在實(shí)際應(yīng)用中達(dá)到此標(biāo)準(zhǔn)有一定的困難，但是在4個(gè)影響因素中，溫度對棉花秸稈降解效果影響最小，并且白腐真菌和噬熱性側(cè)孢霉兩種菌株生存溫度廣泛，在室溫下均可生存（Maheshwari et al，2000），所以在大田試驗(yàn)中氮添加量和料水比以此結(jié)果作為依據(jù)。

田間降解試驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了室內(nèi)降解實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性，結(jié)果表明適量施加氮素、合理灌溉以及施加復(fù)配微生物菌劑可提高棉花秸稈還田后的降解率。為期50 d的大田棉花秸稈降解試驗(yàn)結(jié)果表明施用復(fù)配菌組處理比對照組棉花秸稈降解率提高了3.50%，降解50 d后降解速率趨于平緩，棉花秸稈降解率比室內(nèi)模擬培養(yǎng)試驗(yàn)低并且降解速率慢。這可能主要與試驗(yàn)地區(qū)12月份氣溫下降和試驗(yàn)期間經(jīng)歷了降雪天氣有關(guān)，試驗(yàn)后期地表溫度已經(jīng)接近0℃，普通微生物在4℃時(shí)會進(jìn)入休眠狀態(tài)，過低的溫度影響了棉花秸稈降解效果。如果該試驗(yàn)布設(shè)在長江中下游以及黃河中下游棉區(qū)，降解效果應(yīng)該會更好，針對西北內(nèi)陸棉區(qū)，可以考慮施菌時(shí)間改變?yōu)槊磕? — 4月春耕時(shí)期，可以保證菌種生長所需溫度，并且雪融化后土壤濕度較大，隨著溫度升高，菌劑降解周期可以有效延長。楊小麗（2009）研究表明磷素添加對秸稈降解的影響也較大，在 2 — 12 g ? kg?1磷素添加量范圍內(nèi)，磷添加量越大越有利于秸稈降解，因此后續(xù)實(shí)驗(yàn)需要在考慮實(shí)際土壤磷素含量情況下，確定適合于棉花秸稈降解的磷素補(bǔ)充量來促進(jìn)棉花秸稈在田間快速降解。