全 文 ：腐殖质(Humic substances， Hs)是土壤有机质的
主要部分， 是影响土壤肥力， 土壤结构、 性质和植
物生长的重要因素 [1]。 腐殖质的形成与微生物活动
密切相关， 真菌在腐殖质形成中起重要作用， 一些
放线菌和细菌也可参与腐殖质的形成 [2-3]。 植物秸
秆的主要成分为木质纤维素， 秸秆还田对土壤有机
碳含量及腐殖质各组分变化有显著影响 [4]， 许多研
究表明不同微生物对秸秆腐殖质形成、 转化和结构
特征有重要作用 [5-7]。 芒萁(Dicranopteris dichotoma)
属于蕨类植物里白科芒萁属， 广泛分布于中国长江
以南湿润地区， 是酸性土壤的指示性植物， 具有水
土保持及改良土壤的作用。 至今尚未见到有关微生
物菌剂对芒萁秸杆腐熟及其腐殖质形成作用的研究
报道， 本研究以芒萁秸秆为材料， 通过室内培养试
验， 研究了几种微生物菌剂处理对腐殖质各组分含
量的影响， 初步筛选出芒萁秸秆腐熟的菌剂， 为进
一步研究芒萁秸秆降解形成土壤腐殖质的机制提供
参考依据。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 供试秸秆 采集自武夷学院兰圃周边山地，
将其剪成约 10 mm长后烘干， 备用。
1.1.2 微生物发酵剂 “农富康” 秸秆发酵剂（河
南农富康生物科技有限公司生产）、 “益加益” 秸秆
发酵剂（郑州益加益生物科技有限公司生产）、 EM
菌种（百益宝生物技术有限公司生产）， 分别按产品
说明书进行菌种活化， 将发酵原液分别稀释成含有
热带作物学报 2015， 36（4）： 719-723
Chinese Journal of Tropical Crops
收稿日期 2014-09-26 修回日期 2014-11-18
基金项目 福建省科技创新平台建设计划项目(No. 2013N2009）； 福建省林业厅科学研究项目(闽林科[2013]5号）； 国家级大学生创新创业训
练计划(No. 201210397011、 201310397008)。
作者简介 李国平(1966年—)， 男， 博士， 教授； 研究方向： 植物多样性保护与利用。 E-mail： ptlgp@126.com。
不同微生物菌剂对芒萁秸秆腐熟
过程中腐殖质构成的影响
李国平， 杨鹭生， 王宇晴， 赵林艳， 汤婉君
武夷学院生态与资源工程学院， 福建武夷山 354300
摘 要 以芒萁秸秆为材料， 采用室内培养试验， 研究了 4 种微生物菌剂对芒萁秸秆发酵腐熟过程中腐殖质形
成的影响。 结果表明： 发酵 30 d 后 4 种微生物菌剂处理均显著降低发酵物全碳量、 提高胡敏酸含量、 降低胡敏
素含量， 使 PQ 值和 HA/EA 比值显著提高， 说明微生物菌剂处理对芒萁秸秆腐殖质形成和组分有显著影响， 其
中木霉菌处理的效果最为显著， 适宜作为芒萁秸秆的腐熟菌。
关键词 微生物菌剂； 腐殖质形成； 芒萁
中图分类号 S151.9 文献标识码 A
Effects of Severa1 Microorganisms on Humus Formation in
Stalk Decomposition of Dicranopteris dichotoma
LI Guoping, YANG Lusheng, WANG Yuqing, ZHAO Linyang, TANG Wanjun
College of Ecology and Resource Engineering, Wuyi University, Wuyishan, Fujian 354300, China
Abstract The effects of four kinds of microbial agent on the formation of humic substances during Dicranopteris
dichotoma stalk decomposition were studied in an indoor incubation experiment with an aim to explore the role
that microbe plays in the fern stalk degradation. Results showed that the inoculation of the four microbial agents
significantly reduced the total organic carbon content ( TOC), increased the content of humic acid ( HA) and
decreased the content of fulvic acid (FA) in the fermented stalk after 30 d. The remarkable increase of PQ (the
proportion of HA to extractable humus) and HA/FA suggested that the treatments of microbial agent had the
significant influence on the formation and composition of fern humus. Among the four microbial agents,
Trichoderma sp. exhibited the strongest influence, and so was regarded as the suitable microbial agent for
Dicranopteris dichotoma stalk decomposition. The paper might provide a theoretical basis for further studies on the role
of microorganisms in the HS formation of fern stalk and the comprehensive development and utilization of D. dichotoma.
Key words Microbial agent; Humus formation; Dicranopteris dichotoma
doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2015.04.014
第 36 卷热 带 作 物 学 报
图1 不同处理对芒萁秸秆腐熟过程中全碳量的影响
Fig. 1 Effects of different microbial agent on the total
content of organic carbon during Dicranopteris
dichotoma stalk decomposition
处理时间/d
芒
萁
秸
秆
全
碳
量
/（
g/
kg
）
600
500
400
300
200
CK T3
T1 T4
T2
0 5 10 15 20 25 30
效活菌数为 8.2×108个/mL 的处理菌液备用； 木霉
菌液（自制菌剂， 菌株分离自武夷学院校园内马尾
松+芒萁群落土壤表层腐殖土）： 以察氏液体培养
基（NaNO3 2.0 g、 K2HPO4 1.0 g、 KCl 0.5 g、 MgSO4
0.5 g、 FeSO4 0.01 g、 水 1 000 mL、 pH 自然）扩培，
制成处理菌液， 有效活菌数为 8.2×108个/mL。
1.2 方法
1.2.1 试验设计 试验在武夷学院科技楼进行。
先将经粉碎的芒萁秸秆各 1 kg 放置于塑料桶内，
加蒸馏水至饱和含水量的 60％， 并加尿素调节至
C/N 值 25 ∶ 1 左右。 采用单因子试验设计， 共设 5
个处理： T1， 接种 “农富康” 秸秆发酵剂； T2， 接
种 “益加益” 秸秆发酵剂； T3， 接种 EM 菌液； T4，
接种木霉菌液； CK， 不加菌剂， 作为对照。 每处
理 3 次重复， 每重复各接种菌剂 100 mL， 接后充
分拌匀。 塑料桶加盖并覆盖保温被，在(30±2)℃赚气
条件下培养， 培养期间定期补充损失的水分。 分别
在发酵当天和 5、 10、 l5、 20、 25、 30 d 时进行取
样， 55 ℃下烘干， 研磨， 并通过 0.149 mm 筛孔，
装于广口瓶中备用。
1.2.2 测定方法及内容 芒萁秸秆发酵物中腐殖
质（HS）由可提取腐殖酸(Extractable humus， HE)和
存在于残渣中的胡敏素(HM)等组成。 可提取腐殖
酸(HE)由胡敏酸(HA)、 富里酸(FA)组成。 胡敏素含
碳量则由腐殖质全碳量减去腐殖酸含碳量算出。 腐
殖质全碳量的测定参照标准 LY/T 1237-1999《森林
土壤有机质的测定及碳氮比的计算 》， 用重铬酸
钾-外加热法测定 [8]； 腐殖质各成分的测定参照标
准 LY/T 1238-1999《森林土壤腐殖质组成的测定》[9]，
采用焦磷酸钠浸提-重铬酸钾氧化法测定。 PQ值为可
提取腐殖物质中胡敏酸的相对比例， 即 PQ=HA/HE。
HA/FA比值为胡敏酸与富里酸的比值。
1.3 数据处理
数据分析处理和制图采用 office Excel 2003 和
SPSS 16.0软件， 采用独立样本 T-检验法和方差分
析(LSD法)比较各处理腐殖质组成含量的显著性差异。
2 结果与分析
2.1 不同微生物菌剂处理对芒萁秸秆发酵物全碳
量的影响
不同处理不同发酵时间芒萁秸秆发酵物全碳量
的动态变化见图 1。 由图 1 可见， 添加了菌液的各
处理全碳量初始值（0 d）均比 CK 的高， 这是由于处
理菌液本身有机碳数量较高所致。 随着培养时间的
推移， 除对照组 CK 外， 接种菌剂的各处理中秸秆
发酵物全碳量总体呈降低趋势。 秸秆发酵物全碳量
的减少是由于微生物的呼吸作用致使发酵物中碳素
以 CO2形式释放， 微生物的数量越多、 代谢活性越
强则全碳量的损失越大[10]。 培养 30 d后， 不接种菌
剂的 CK 组培养前后全碳量无显著差异（p＞0.05），
T1、 T2、 T3、 T4处理的全碳量较各自初始值分别减
少 11.2％、 8.3％、 10.4％、 31.8％， 经 T-test， 差
异达显著水平（p＜0.05）； 全碳量损失率 T4＞T1＞T3＞
T2＞CK， LSD 多重比较结果表明， 除 T1 与 T3 处理
间无显著差异（p＞0.05）外， 其它处理间全碳量损失
率差异达极显著水平（p＜0.01）， T4处理的全碳量损
失率最大， 说明 T4处理中木霉菌更有利于芒萁秸
秆的降解。
2.2 不同微生物菌剂处理对芒萁秸秆腐熟过程中
腐殖质组成的影响
2.2.1 发酵物可提取腐殖酸含量的动态变化 不
同处理芒萁秸秆发酵物可提取腐殖酸含碳量的变化
情况见图 2， 培养第 30 天， T1、 T2、 T4处理组的腐
处理时间/d
图2 不同处理对芒萁秸秆腐熟中腐殖酸含量的影响
Fig. 2 Effects of different microbial agent on the content
of extractable humus during Dicranopteris
dichotoma stalk decomposition
CK T3
T1 T4
T2
0 5 10 15 20 25 30
250
230
210
190
170
150
130
110
90
70
50
腐
殖
酸
含
量
/（
g/
kg
）
720- -
第 4 期
殖酸含量分别较各自初始值 （0 d）减少 7.4％ 、
7.8％、 3.6％， 而 CK、 T3 处理组的腐殖酸含量分
别较初始值（0 d）增加 13.3％、 17.6％， 除 T1与 T2
处理间无显著差异（p＞0.05）外， 其它处理间可提取
腐殖酸变化率差异达极显著水平（p＜0.01）。 腐殖酸
由有机质经过微生物的分解、 转化而成， 这一过程
受多种因素影响， 新合成的腐殖酸也会被微生物重
新降解而导致总量的动态变化。 相对于接种菌剂的
处理， CK处理的腐殖酸含量变化较平稳， 培养期间
腐殖酸含量增加可能与原料自身携带有微生物有关。
2.2.2 发酵物胡敏酸含量的动态变化 胡敏酸是
组成腐殖质的重要成分， 其含量是评价有机物腐熟
质量的重要指标之一。 不同处理芒萁秸秆发酵物中
胡敏酸含碳量动态变化情况如图 3， 除 CK处理外，
接种菌剂的各处理中胡敏酸含量总体呈 “升高-降
低-升高” 的趋势， 培养第 30 天， CK 处理的胡敏
酸含量与初始值 （0 d）无显著差异 （p＞0.05）， T1、
T2、 T3、 T4处理的胡敏酸含量较各自初始值（0 d）分
别增加 253.1％、 223.6％、 131.4％、 286.9％， 经
T-test， 差异均达极显著水平（p＜0.01）； 发酵物胡
敏酸量增加率 T4＞T1＞T2＞T3， LSD 多重比较结果表
明， 除 T1与 T2处理间差异达显著水平（p＜0.05）外，
其它各处理间胡敏酸含量变化率差异达极显著水平
（p＜0.01）， T4处理的胡敏酸含量增加最多， 可见，
木霉菌降解芒萁秸秆和转化形成胡敏酸的能力最强。
2.2.3 发酵物胡敏素含量的动态变化 胡敏素是
腐殖质的成分之一， 其含量以芒萁秸秆发酵物提取
腐殖酸后残渣中的含碳量表示， 由于 CK 全碳量初
始值（0 d）较其它各处理的低， 故 CK的初始胡敏素
含量也比其它处理的低。 不同处理芒萁秸秆发酵物
中胡敏素含量动态变化情况如图 4所示， 在整个培
养过程中胡敏素含量总体呈降低的趋势， 培养第
30 天， CK、 T1、 T2、 T3和 T4处理的胡敏素含量较
各自初始值（0 d）分别降低 8.6％、 13.6％、 8.6％、
29.1％和 50.4％， T2处理与 CK 处理间没有显著差
异， 其它各处理间的差异达极显著水平（p＜0.01），
胡敏素含量降低最多的也是接种木霉菌液的 T4处
理。 胡敏素含量降低是由于秸秆中碳素被微生物降
解利用， 致使残渣中含碳量减少， 说明木霉菌较其
它菌剂更能有效降解芒萁秸秆。
2.2.4 发酵过程中 PQ 值的动态变化 PQ 值为可
提取腐殖酸中胡敏酸所占的比例， 可作为腐殖化程
度的指标， 也可以用来描述腐殖质的构成和 HA、
FA 相互转化情况。 各处理中 PQ 值随培养时间的
变化情况如图 5 所示， 总体上， 除 CK 处理外， 其
它各处理 PQ 值随培养时间推移呈动态上升趋势，
各处理的变化曲线有所不同， 说明芒萁秸秆腐熟过
程中 HA、 FA 消长情况因不同菌剂处理而异， 但
除 T3处理外， 其它接种菌剂的处理中 HA 呈积累
图3 不同处理对芒萁秸秆腐熟过程中胡敏酸含量的影响
Fig. 3 Effects of different microbial agent on the content
of humic acid during Dicranopteris dichotoma
stalk decomposition
处理时间/d
CK T3
T1 T4
T2
0 5 10 15 20 25 30
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
胡
敏
酸
含
量
/（
g/
kg
）
处理时间/d
图4 不同处理对芒萁秸秆腐熟过程中胡敏素含量的影响
Fig. 4 Effects of different microbial agent on the content
of humin during Dicranopteris dichotoma stalk
decomposition
CK T3
T1 T4
T2
1 2 3 4 5 6 7
胡
敏
素
含
量
/（
g/
kg
）
350
300
250
200
150
100
50
0
处理时间/d
图5 不同处理对芒萁秸秆腐熟过程中PQ值的影响
Fig. 5 Effects of different microbial agent on the
PQ value during Dicranopteris dichotoma
stalk decomposition
CK T3
T1 T4
T2
0 5 10 15 20 25 30
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
PQ
值
李国平等： 不同微生物菌剂对芒萁秸秆腐熟过程中腐殖质构成的影响 721- -
第 36 卷热 带 作 物 学 报
状态， 这可能是由于芒萁秸秆腐熟过程中 FA 较快
转化为 HA， 或 FA 因微生物分解而大量减少。 经
T-test， 培养第 30 天， CK 处理的 PQ 值与初始值
（0 d）无显著差异， 其它处理的 PQ值均与各自初始
值有极显著差异（p＜0.01）， PQ 值增加率排序为 T4＞
T1＞T2＞T3； LSD 多重比较结果表明， 培养第 30 天，
接种菌剂的各处理 PQ增加率均与 CK存在极显著差
异（p＜0.01）， T4与 T1间、 T4与 T2间的 PQ增加率差
异显著（p＜0.05）、 而 T1与 T2间无显著差异（p＞0.05），
T4处理的 PQ 值增加最多， 说明木霉菌处理对芒萁
秸秆腐熟过程中 HA、 FA消长变化影响最大。
2.2.5 发酵过程中 HA/FA 的动态变化 胡敏酸与
富里酸比(HA/FA)也是描述秸秆腐熟过程中腐殖质
组成和性质变化的重要指标。 如图 6所示， 不同处
理组中 HA/FA比值随时间变化情况与 PQ 的变化
（图5）类似， 培养第 30 天， 接种菌剂的各处理中
HA/FA比值均较 CK有极显著的提高（p＜0.01）， HA/FA
比值增加率排序为 T4＞T1＞T2＞T3， 除 T1与 T2处理间外，
其它各处理间 HA/FA增加率差异显著 （p＜0.05），
HA/FA比值增加最大的也是 T4 处理组， 说明木霉
菌处理能够更好促进芒萁秸秆的腐解， 提高腐解物
中胡敏酸含量。
3 讨论与结论
本试验初步研究了 4 种微生物菌剂处理对芒萁
秸秆腐熟过程中腐殖质组成的影响， 结果表明： 4
种微生物菌剂处理对腐殖质全碳量 、 HE、 HA、
HM 以及 PQ、 HA/FA比值均有显著影响； 随腐解
过程进行， 接种菌剂的各处理中腐殖质全碳量、
HM总体呈逐渐降低趋势， HA、 PQ值和 HA/EA比
值逐渐升高， 说明微生物菌剂处理对芒萁秸秆降解
和腐殖物质的形成有积极作用， 这与王菊花 [7]、 刘
艳丽[5]、 来航线等[11]、 王帅等[12]、 李慧敏[13]、 张晋京
等[14]的研究结果基本一致。
不同微生物菌剂处理对芒萁秸秆腐殖质中
HA、 FA、 HM 以及 PQ 值、 HA/EA 比值的影响不
同， 其中接种木霉菌液的 T4 处理组在培养结束后
HA、 PQ 值和 HA/FA 比值增幅最大， FA 和 HM 降
幅最大， 其变化率与 CK 以及接种其它菌剂的 T1、
T2、 T3处理均存在极显著差异（p＜0.01）， 说明木霉
菌降解芒萁秸秆和转化形成胡敏酸的能力较其它复
合菌剂强， 有利于腐殖质积累。 本研究结果与来航
线等 [11]、 王帅等 [12]的研究结论一致， 据王帅等 [12]报
道， 3 类真菌(木霉、 黑曲霉和青霉)及混合菌在液
体培养条件下对玉米秸秆类腐殖质形成和转化有显
著影响， 其中木霉利用和转化 HM 的能力最强，
HA 所占比例最大， HA 的复杂程度最高； 来航线
等 [11]将不同 C/N 比的植物秸秆加入灭菌后的土壤
中， 接种培养细菌、 真菌和放线菌的纯菌株， 结果
表明真菌中的木霉形成 HA 的含量高， HA/FA比值
最大。
芒萁秸秆由叶柄和小羽片组成， 以叶柄为主，
木质化程度高， 主要成分是木质素、 纤维素和半纤
维素。 根据瓦克斯曼学说 [2]， 木质素是构成腐殖质
的基本原料， 不同微生物在降解木质素、 形成腐殖
质中所扮演的角色不同， 真菌在腐殖质形成中起关
键作用， 而细菌、 放线菌起辅助作用 [15]。 “农富康”
秸秆发酵剂、 “益加益” 秸秆发酵剂和 “百益宝”
EM 菌剂主要由光合菌、 乳酸菌、 酵母菌、 醋酸
菌、 双歧杆菌、 芽孢杆菌、 放线菌和丝状真菌等复
合而成， 在本试验条件下细菌类为优势菌； T4 处
理中接种的木霉菌， 分离自马尾松+芒萁群落土壤
表层腐殖土， 可能具有更强的分解木质纤维素物质
的能力， 更有利于促进芒萁秸秆腐熟过程中 HS 形
成， 提高 HA 含量， 所以认为 T4 处理优于其它处
理， 木霉菌更适合作为芒萁秸秆的腐熟菌。
本文初步研究了 4 种微生物菌剂处理对芒萁秸
秆腐殖质形成的影响， 对于腐殖质各成分的光学性
质、 形成和相互转化机制有待进一步研究； 本试验
中不同微生物菌剂处理之间有明显差异， 有待进一
步探讨不同微生物在有效降解芒萁秸秆中的作用。
芒萁秸秆是栽培食用菌优质培养料 [16]， 也是植物无
土栽培的潜在植料资源， 本研究可为探讨芒萁秸秆
腐殖质形成及其综合利用提供参考资料。
参考文献
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处理时间/d
图6 不同处理对芒萁秸秆腐熟过程中HA/FA值的影响
Fig. 6 Effects of different microbial agent on the HA/FA
value during Dicranopteris dichotoma stalk
decomposition
CK T3
T1 T4
T2
0 5 10 15 20 25 30
H
A/
FA
值
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
722- -
第 4 期
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责任编辑： 叶庆亮
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