黑土微生物菌剂与秸秆复合还田方法

技术领域

本发明涉及一种秸秆还田方法。

背景技术

施肥是提升土壤养分有效性和提高植物生物量中不可或缺的农艺措施，并强烈影响许多土壤物理、化学和生物特性以及土壤生态过程。其中，施肥通过增加土壤有机质和土壤养分含量直接改变了微生物群落组成，并通过提高植物生物量生产和根系分泌物水平间接影响微生物群落组成。

在世界范围内，秸秆还田是农作物秸秆处理的主要方法，然而现代稻麦轮作制度中常用的秸秆还田方法对土壤肥力和作物产量的水平和提高有许多不利影响(Liu etal.,2022a)。

发明内容

本发明为了能够保护黑土，增加黑土养分含量和土壤微生物活性，在保证粮食产量的同时进一步的修复黑土资源，而提供的一种黑土微生物菌剂与秸秆复合还田方法。

本发明黑土微生物菌剂与秸秆复合还田方法为：

将秸秆翻地还田并施加微生物菌剂；

其中，微生物菌剂由枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和胶冻芽孢杆菌组成。

进一步的，秸秆翻地还田量为3吨/亩。

进一步的，微生物菌剂中枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和胶冻芽孢杆菌的菌落数量比例为1∶1∶1。

进一步的，微生物菌剂的施加量为300-400ml/亩，微生物菌剂的菌落浓度6.8×10

微生物可作为一种绿色环保的肥料，其开发和应用可以大大减少化肥和农药的使用，发展成促进作物生长的一种生态友好、可持续的途径。微生物具有改良土壤环境，减少植物病害，促进作物生长，提高作物产量和品质等特点。复合微生物则是两种或两种以上的目的微生物轻工业化生产增殖后直接使用，或经浓缩或经载体吸附而制成的活菌制品，因单菌剂存在功能单一、适应能力差等问题，微生物菌剂比单菌剂促生功能多、促生能力强、促生效果更稳定。本发明中的微生物菌剂由枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和胶冻芽孢杆菌3种微生物组成，能够改善土壤质量，促进植物生长。

秸秆还田能有效增加土壤有机质含量，改良土壤，培肥地力，提高土壤中氮磷钾养分含量。本发明微生物菌剂能够加快作物秸秆的分解，将秸秆中富含的大量的有益物质转运到土壤中，供给土壤利用，改良土壤的物理和化学性质，提高土壤酶活性，提高土壤肥力，

减少化肥用量，同时抑制或杀灭土壤中致病菌及虫害。本发明将微生物菌剂和秸秆还田共同作用于黑土大幅提高了土壤肥力。

本发明方法添加微生物菌剂结合秸秆还田提高了大豆生长过程中土壤理化性状与养分，促进了细菌群落结构的演替，提高了大豆产量和品质。

附图说明

图1是具体实施方式一中大豆不同生长时期下不同处理的四种酶活(过氧化氢酶；蔗糖酶；脲酶；酸性磷酸酶)变化图；

图2是具体实施方式一中不同处理组土壤微生物数量变化曲线(土壤细菌、土壤真菌、土壤放线菌)；

图3是具体实施方式一中细菌门(a)和属(b)群落群间的物种差异LEfSE分析KEGG多组途径差异分析(c)图；

图4是具体实施方式一中细菌门(a)和属(b)水平的群落组成、细菌门(c)和属(d)的初步坐标分析。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

具体实施方式一：本实施方式黑土微生物菌剂与秸秆复合还田方法为：

将秸秆翻地还田并施加微生物菌剂；

其中，微生物菌剂由枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和胶冻芽孢杆菌组成；微生物菌剂中枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和胶冻芽孢杆菌的菌落数量比例为1∶1∶1；微生物菌剂的施加量为300-400ml/亩，微生物菌剂的菌落浓度6.8×10

本实施方式选择位于黑龙江省佳木斯市同江市三富村(47°786N，132°701E)作为实验场地。同江市位于三江平原腹地、黑龙江与松花江汇合处南岸，与俄罗斯哈巴罗夫斯克边疆隔黑龙江相望，属中温带大陆性季风气候，位于湿润气候区，春秋短暂，冬夏分明，年平均气温2.9℃，年平均无霜142天，年平均降水量532.7mm，5～9月降水量占全年的79.2％，年平均日照时数2600小时，≥10°积温在2083.3～2786.0之间，历年平均值为2456.8。同江市是世界上三大黑土带之一(美国农业部土壤分类学)，土质肥沃，物产丰硕，有耕地570万亩，是中国确定的63个重点粮棉、畜牧生产基地之一。

试验开始时(2022年4月10日)，0～20cm土层中的初始土壤有机碳为26.4g/kg；全氮(TN)、全磷(TP)和全钾(TK)的质量分别为0.83g/kg、1.17g/kg、16.76g/kg。试验处理分为4组：

处理1：常规施肥(F)；

处理2：常规施肥+复合微生物菌剂(CF)；

处理3：常规施肥+秸秆还田(SF)；

处理4：常规施肥+复合微生物菌剂+秸秆还田(CSF)。

处理组中需要秸秆还田的2022年4月10日秸秆翻地还田3吨/亩，同年5月6日所有处理组将大豆品种黑河43播种到黑土，每个试验田面积333m

本发明微生物菌剂中的枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和胶冻芽孢杆菌，通过平板对峙实验表明这三种菌两两之间没有拮抗作用。微生物菌剂的制备：枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和胶冻芽孢杆菌按1∶1∶1的比例混合接种于LB液体培养基(由10g胰蛋白胨、5g酵母粉、10g NaCl和1000mL蒸馏水制成)振荡24h。

本实施方式利用孔筛过滤黑土，刨去大颗粒黑土样品，并用电子天平称量黑土的鲜重。然后将土样在烘干箱105℃下干燥24小时，并称量其干重，计算黑土含水量。使用精密pH计(土壤样品∶蒸馏水以1:2.5w/v的比例)测量每个黑土样品的pH值。为了观察土壤的物理信息，在每一类斑块中，用直径5cm、高度5cm的环刀在0～5cm深度处采集土壤样品。这些样品用于测试土壤容重、渗透性和土壤水分特征含量。

本实施方式采用湿筛法测定了土壤水稳性团聚体的分布。在通过干燃烧进行总有机碳(TOC)分析之前，对干燥样品进行研磨和分析。参考土壤农化分析，土壤有机质(OM)采用稀释热法测定，土壤全氮含量采用浓硫酸消煮后半微量凯氏定氮法测定；土壤全钾采用氢氧化钠熔融后，乙酸铵原子吸收光度法测定；土壤全磷含量采用酸溶--钼锑抗比色法在波长700nm处进行比色测定；碱解氮采用碱水解扩散法测定，有效磷采用NaHCO

本实施方式参考土壤酶及其研究方法(Goberna&Verdú,2022)。土壤的蔗糖酶活性通过3,5-二硝基水杨酸比色法测定，并在24小时后以每克土壤中的葡萄糖毫克数表示，土壤的脲酶活性通过苯酚钠比色法测定，并在24小时后以每克土壤中的NH

本实施方式土壤微生物数量测定：

土壤细菌测定：新鲜土壤样本中的细菌数量通过扩散板法计算。采用传统稀释平板测数法，培养基为牛肉膏、蛋白胨培养基。土壤悬液吸取1毫升于3个稀释度(10

土壤真菌测定：采用稀释平板测数法，培养基为马丁氏琼脂培养基。土壤悬液吸取1毫升于3个稀释度(10

土壤放线菌测定：采用稀释平板测数法，培养基为高氏培养基。将培养基分装于培养皿中，每个培养皿15～20毫升，土壤悬液吸取1毫升于3个稀释度(10

本实施方式根据

所有数据均使用Microsoft Office Excel 2010进行组织。报告平均值±标准差，并在P<0.05时用最小显著性差异(LSD)与Duncan多重范围进行比较，然后进行单因素方差分析(ANOVA)OriginPro 8作图。进行冗余分析以评价土壤理化性质及pH对土壤酶活性的影响；使用SPSS22.0对土壤环境因子、酶活性、群落多样性和结构组成进行皮尔逊(Pearson)相关性分析.统计分析所有结果均表示为基于三个重复的平均值和标准差。使用SPSS18.0进行统计分析。

alpha多样性(群落丰富度指数CHAO1和ACE；群落多样性指数Shannon)由mother计算(v1.30.2)。根据样本序列最少的原则，每个样本选取22262个序列进行进一步分析。利用维恩图(R，版本3.4.0)分析了两层土壤不同土地利用系统中独特和共有的细菌OTUs。通过层次聚类和主坐标分析(PCoA)检测Beta多样性，基于OTUs的组成相似性，利用布雷-柯蒂斯距离(Bray-Curtis distance)估计不同系统间细菌群落结构的差异(相似性分析，ANOSIM)。利用CANOCO 5.0软件分析了土壤细菌群落结构与土壤理化性质的关系。通过计算环境因子与前10个菌门的Pearson相关系数，利用R软件3.4.0(pheatmap包)进行相关分析。

不同处理组大豆农艺性状和大豆产量如表1所示；常规施肥对农艺性状的影响最小，前三个时期几乎没变化，后三个时期提高了株高茎粗和鲜重，说明单独施加化肥对大豆生长还是具有一定促进作用。秸秆还田对于大豆株高、根长、根粗变化最显著，说明秸秆在大豆生长中起着促进大豆外形生长的作用。微生物菌剂的添加对于大豆地上和地下生物量以及植株鲜重变化最为明显。秸秆还田与微生物菌剂共同作用对植株鲜重和外形的影响最显著，说明共同作用强于单一作用。其中，大豆鼓粒期对于四种处理变化最为明显；与F相比，大豆各处理均提高了产量，增产幅度为3.91％～15.46％，CSF处理增加幅度最高。不同处理的产量表现为F>CF>SF>CSF，均有显著性差异。

表1

本实施方式不同处理组显著影响了土壤基本理化性质(如表2所示)。从表2中可以看出，各处理含量在大豆整个生育期变化均不同。土壤pH值随着微生物菌剂与秸秆的加入不断升高，有机质逐渐降低，其中微生物菌剂降低作用高于秸秆还田，含水量逐渐升高，有机碳呈现先上升后下降的趋势，低于F，可用钾逐渐降低，有效磷与碱性氮逐渐升高，其中CSF作用强于SF与CF，6个时期(出苗期Ⅰ、分枝期Ⅱ、开花期Ⅲ、结荚期Ⅳ、鼓粒期Ⅴ、成熟期Ⅵ)检测指标均有显著性差异。

表2

本实施方式中大豆不同生长时期下不同处理的四种酶活(过氧化氢酶；蔗糖酶；脲酶；酸性磷酸酶)变化如图1所示。不同处理下的根际土壤酶活随着大豆不断生长发育呈升高趋势；其中CSF处理中酶活最高。

如图2所示，四种处理下的土壤细菌数量均呈先上升后下降趋势，各处理细菌数量均在结荚期达到最高，其中F处理数量最低，CSF处理数量最高，SF与CF处理大致相同，大豆成熟期数量低于出苗期，降低幅度为3.12％～5.15％。土壤真菌数量中，除CF处理外的其他三种处理呈现先上升后下降趋势，CF处理呈现下降趋势，数量大小为CSF>CF>SF>F，大豆成熟期数量低于出苗期，降低幅度为6.98％-11.37％。土壤放线菌数量中，各种处理大致上呈现先下降再上升再下降的趋势，大豆成熟期数量低于出苗期，降低幅度为21.28％～46.67％，其中开花期四种处理的数量最高，CSF处理达到180×10

本实施方式四个处理组六个时期共24个样本，土壤细菌覆盖度(coverage)指数为0.9098～1.000，测序数据量合理，测序数据基本涵盖土壤中所有细菌类群，能够显著体现土壤环境中细菌特征。通过Illumina MiSeq高通量测序，从所有样品中获得2075098条优化序列，每个样本500737～533418条优化序列，获得的数据在97％相似性水平上进行分类，检测到了29729个OUT，F、CF、SF、CSF所特有的OUT(Operational taxonomic units)数量分别为1834、1380、2019、2132。其中，CSF中细菌数量最多，比F处理高出16.25％，CF中细菌数量最少，比F处理降低32.90％。

通过QIIME计算菌群丰富度指标Chao1、菌群多样性指标Simpson(如表3所示)。在“门”水平中，SF中Chao1指数最低，对比F降低幅度为45.45％，CSF的Chao1指数对比CF降低15.00％，均无显著性差异。CF中Simspon指数最低，对比F降低幅度为和2.1％，SF中Simspon指数最高，均无显著性差异(如图3所示)。在“属”水平中，SF中Chao1指数最低，对比F降低幅度为14.23％，CSF的Chao1指数对比CF降低3.38％，均无显著性差异。CSF中Simspon指数最低，对比F降低幅度为9.25％，均无显著性差异。秸秆还田加入到已施肥的农田中降低土壤根际菌群丰富度，而增加了群落的多样性。“属”水平中，CF中降低菌群多样性，而提升了菌群丰富度。“门”水平中，CSF显著降低群落多样性，说明微生物菌剂促进秸秆还田抑制土壤微生物的生长。

表3

通过细菌群落系统发育分析展示相对丰度最高的20个门与属。在“门”水平中，检测得到了16个细菌门，其中优势菌门有酸杆菌门(Acidobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和放线菌门(Actinobcteria)，共占所有序列的85.79％，它们的相对丰度分别为10.79％～41.12％，21.30％～36.70％，2.21％～13.91％，3.46％～8.29％，2.43％～8.90％(S1Table)。其次，在大豆六个时期各个处理样品中也检测到了一些丰度较小的菌门，如芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、厚壁菌门(Firmicutes)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、WPS-2、装甲菌门(Armatimonadetes)、髌骨细菌门(Patescribacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)和迷踪菌门(Elusimicrobia)，它们的相对丰度为0.014％～4.8％，另外还有0.88％为未分类细菌(如图4所示)。CF中Acidobacteria和Chloroflexi相对丰度高于其他三个处理，SF中Proteobacteria相对丰度最高，CSF中Bacteroidetes相对丰度最高，F中Actinobcteria相对丰度最高。在“属”水平中，检测到了18个细菌属，其中优势菌属有Candidatus、Solibacter、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、Bryobacter、芽单胞菌属(Gemmatimonadota)、伯克霍尔德氏菌属(Burkholderia-Caballeronia-Paraburkholderia)、共占所有序列的35.88％，它们的相对丰度分别为7.04％～13.10％、2.24％～13.9％、1.95％～15.79％、0.89％～3.68％、015％～8.14％。其次，在大豆六个时期各个处理样品中也检测到了一些丰度较小的菌属，如黏液杆菌(Mucilaginibacter)、芽孢杆菌属(Bacillus)、HSB-OF53_F07、槌粒菌属(Granulicella)，它们的相对丰度为0.015％～2.37％。细菌属中有大量未被分类的细菌(15.02％～50.80％)，导致优势菌群占比较少(如图4所示)。CF中Bryobacter相对丰度高于其他三个处理，CSF中Candidatus_Solibacter的相对丰度最高，SF中Sphingomonas相对丰度最高。

根据Bray-curtis距离算法，对物种进行非度量多维尺度(non-metric multidi-mensional scaling，NMDS)分析(图4c-d)，各处理土壤细菌群落在分布上存在着不同。通过NMDS可视化分析：在门水平上，将细菌群落分为四个明显的组(图4c)，Stress为0.077，＜0.1效果较好。每个样本每个时期之间群落结构有明显区分，从NMDS1轴上可以看出，F组与CSF组群落间有明显分离，其中CSF>F，SF组跨度包含F组与CF组。从NMDS2轴上可以看出，CF、SF、CSF三组有明显区别，其中CF>CSF＝F>SF。说明在施肥条件下，微生物菌剂和秸秆还田共同作用明显增加了群落显著性，其中微生物菌剂单独作用高于秸秆还田。由此可以说明细菌群落结构不稳定，外源微生物菌剂与秸秆还田的施加改变了土壤细菌群落结构。在属水平中，将细菌群落分为三个明显的组(图4d)，Stress为0.155<0.2，证明了数据的可靠性。每个样本每个时期之间群落结构有明显区分，从NMDS1轴上可以看出，CF与SF、CSF组群落见有明显区分CF>SF＝CSF。从NMDS2轴上可以看出，CF横跨SF与CSF，其中CSF>SF；说明在施肥条件下，微生物菌剂的添加明显改变了土壤细菌群落结构，微生物菌剂与秸秆共同作用高于秸秆单独作用。

对四个处理组进行LDA Effect Size分析，结果显示在门水平上，Firmicutes在F处理中富集。属水平上，Bacterium_Eillin5129在SF处理上富集，Bacillales在F处理上富集，Devosia、Caulobacteraceae在CSF处理上富集，Camdidatus_Koribacter在CF处理上富集(如图3a-b)。

本实施方式四个处理组的大豆产量与土壤理化性质的相关性分析如表4所示，土壤pH与F呈显著正相关，与CF呈极显著负相关，土壤有机质与SF呈极显著负相关，土壤含水量与CF、SF均呈显著正相关，土壤有机碳与CSF呈极显著正相关，AK与F呈现极显著正相关，与SF呈现显著负相关，AP与CF呈现正相关，与CSF呈现极显著负相关，AN与大豆产量没有显著相关性。Pearson相关性分析均显示，土壤含水量，有效磷和速效钾与大豆产量呈显著相关，表明适量増施磷钾肥料有利于大豆产量的提高，可能是影响大豆产量的主效环境因子。

表4

本实施方式试验结果表明，施入微生物菌剂和秸秆还田后可明显提高植物的生物学性状，其中CSF显著性最高，同时，加入微生物菌剂与秸秆后，大豆产量逐渐上升，其中CSF产量对比单独施肥增加了15.46％，增产效果明显。以上结果说明微生物菌剂与秸秆共同作用对大豆农艺性状与产量的改善具有促进作用。

长期大量施用化肥，氮素物种的不完全循环或酸化氮肥在土壤中的输入导致土壤中的缓冲能力和离子平衡能力遭到破坏，导致土壤酸化，pH下降。土壤pH值影响土壤溶液中养分的溶解度和植物对养分的有效性。pH值过高或过低都会导致微生物流失，最终降低土壤健康。本发明方法添加微生物菌剂和秸秆后，由于阳离子的富集，CF、SF和CSF的土壤pH值增加，导致施肥后的pH值高于矿物施肥。东北黑土地区自然条件下，土壤有机质一般为20～150g/kg，但开垦后土壤有机质明显下降，如果耕作管理不当，有机质会持续下降。土壤有机质是土壤质量的核心，有机质含量降低，使土壤团粒结构破坏，通透性变差，缓冲性能减弱，导致土壤肥力下降，农作物减产。与此同时，土壤有机质下降也造成大气CO

土壤有机碳(SOC)是全球碳循环中的一个重要库，在调节大气CO

根际土壤的理化性质、增加的酶活性和微生物多样性为大豆的生长创造了有利条件。植物生物量的显著影响与土壤碳输入增加，土壤保护增强、养分循环增强的可能性有关。大豆生物量产量的增加也可能反映了土壤中植物残体的增加，并促进了微生物更大的底物输入，从而导致土壤微生物群落更大的活性和多样性。大豆根际的作用可以诱导有机磷向无机磷的转化，也有利于生态系统的演替发育。

土壤中的酶活性主要与微生物、植物根系和土壤中有机基质的浓度有关也与pH值、温度和土壤管理有关。细胞外酶的活性受到栽培植物有机残基的高度影响。大豆种植后四种酶活性的增加。因此，细胞外酶合成和排泄的增加与养分有效性的增加有关，微生物生物量发育的增加，从而有助于土壤聚集。在大多数情况下，土壤微生物群受到有机碳的限制，有机碳会减少不稳定基质的可用性，并降低微生物代谢。

微生物菌剂与秸秆还田共同作用对土壤酶活性的提高效果最佳，主要是因为秸秆还田量过多会导致土壤中碳氮比失衡，从而在一定程度上阻碍微生物的活性以及数量的增加，最终土壤酶等分泌物也随之减少。土壤有机质与酶的反应也有联系，与含氮的指标则联系更加紧密。综上所述，秸秆还田确实与土壤酶活性有显著地联系。秸秆还田腐解和外源微生物菌剂投入过程中，有机物料的投入改变了土壤的团聚体和孔隙结构，提高缓冲作用和持水力，为各种酶提供载体。另一方面秸秆的输入和微生物菌剂为土壤中相关微生物提供了丰富的能量原料，优化了土壤微生物生存环境，促进微生物新陈代谢活动，能够刺激微生物分泌参与碳氮磷循环相关的土壤酶，使其随着旺盛的根系分泌和土壤微生物活动进入土壤，导致土壤中酶活性增加，加快土壤中碳氮周转。秸秆还田、微生物菌剂与化肥配施，加速了土壤有机碳的矿化分解进程，对土壤酶活性均有一定程度的提高。

尽管土壤微生物在农业生态系统中发挥着至关重要的作用，但东北黑土地区土壤微生物对长期不同施肥处理的响应了解有限。细菌、真菌、放线菌和藻类是土壤的主要微生物，其中细菌最为丰富。细菌多样性是土壤生态系统服务的驱动因素，它受到环境自然完整性的影响。在本实施方式中细菌数量先上升后下降极有可能是由于土壤细菌群落对土壤扰动做出的反应。土壤中微生物活动需要大量碳和氮，秸秆降解后会转化出大量木质素、纤维素以及各种微量元素，微生物数量的增加需要上述元素，秸秆与外源微生物菌剂由于能够提供这些元素，因此对微生物有积极意义。土壤真菌作为分解剂也有不同的作用。本实施方式中真菌数量整体趋势逐渐下降，与向植物释放营养物质有很强的关系。当土壤微生物分解时，有机质会缓慢地将营养物质释放回土壤系统，供将来的覆盖作物使用。覆盖作物可以避免土壤流失、淋失、挥发或反硝化和养分流失。

土壤微生物群落是植物和土壤之间的重要纽带，可以反映土壤养分和植物发育的动态。本发明中微生物菌剂与秸秆还田处理对土壤性质产生了显著影响，从而影响了当地的细菌类群。其他处理组的细菌丰富度都高于F处理，这表明微生物菌剂与秸秆处理增加了独特OTUs的数量。外源微生物菌剂可能对细菌产生中度干扰，从而减少种群间的竞争生态位排斥，增加细菌丰度。加入外源肥料(SF或CF)相比F处理增加细菌丰度。与F相比，三个处理组的Acidobacteria、Proteobacteria、Chloroflexi的相对丰度在肥料添加后显著增加。这些门的成员通常被认为是共生细菌，它们喜欢富含C的环境，并且在营养丰富时可以表现出较高的生长速度。长期施肥有利于土壤中养分的积累，从而促进共生细菌的生长。此外，这些门的成员在粪便中很常见，因此农家肥的添加是土壤中它们丰度增加的另一个原因。放线菌门对低温的适应性及其代谢广泛底物作为C源的能力促进了该门在各种全球系统中的种植培养Firmicutes丰度在整个降解过程中始终处于相对稳定的比例。此外，Firmicutes具有产生孢子的能力，可以抵抗脱水和极端环境。在土壤不同处理下，大豆的种植增加了Acidiobacteria的比例。该门含有其他重要的好氧细菌，如胞菌气(Cytophagas)，它们在富含纤维素的化合物的矿化中发挥重要作用，纤维素是植物残体中存在的主要有机化合物。此外，大豆种植有利于几丁糖苷科的出现，这种酶易于提高蔗糖酶的活性。在该门中，还发现了积极参与N和硫生物地球化学循环的微生物Proteobacteria,这与大豆种植后土壤中较高的氮有效性有关。大豆增加了土壤的pH值，并可能有助于减少Chloroflexi。此外，土壤中来自Bacteroidetes门的细菌比例增加，主要是由于Candidatus_Solibacter属的成员出现较多。大豆生长过程中留的沉积具有更高比例的有机N化合物可能有利于建立微生物Verrucomicrobia门催化蛋白质的能力，大豆种植减少了Xanthomonadaceae家族的比例，该家族在灌溉水稻中具有致病细菌。变形菌门是革兰氏阴性菌的一个门，在土壤环境中非常常见，与碳、氮和硫循环的广泛功能有关。在所有土壤样品中，Acidobacteria成员的丰度最高,普遍存在于许多土壤生态系统中，包括研究中观察到的根际、盐碱地和半干旱土壤。它们的相对丰富度随着土壤有机碳有效性的提高而增加，WPS是一个候选门，目前还没有培育出有代表性的门。该候选门在土壤中含量丰富，包括具有不同代谢能力的细菌。Acidobacteria在维持根际细菌群落结构稳定方面发挥了重要作用。表土和底土中均以变形菌门、酸杆菌门、绿弧菌门、放线菌门和硝化螺旋菌门为主。这些门在玉米根际、烟草种植土壤和其他种类的土壤中也是最丰富的，这表明了这些门的普遍性和重要性放线菌还具有固氮、溶磷、生长素分泌等功能，促进植物生长，维持生态稳定。所测菌株主要为芽孢杆菌(Bacillus)和根瘤菌(Rhizobia)，分别属于厚壁菌门(Firmicutes)和变形菌门(Proteobacteria)，也具有一定的固氮、溶磷和促进植物生长的能力。Sphingomonas在塑料分解、吸收Cr

Bryobacter属细菌可以分泌生长素和铁载体，促进植物细胞分裂，为植物提供铁元素。促进植物生长的Gemmatimonas属可以改善土壤性质。

在大豆生长过程中占一定比例的Bacillus能够产生大量具有生物活性的次生代谢产物，这些次生代谢产物可能会抑制包括细菌、真菌和线虫在内的病原体的生长，这可能是致病菌丰度在SF处理下急剧下降，OTU数量较少的原因。大豆生长过程一般会导致土壤微生物多样性减少，特别是由于土壤中养分有效性的下降。解释为对大豆的不同处理改变了土壤养分的有效性和植物利用的SOC含量，并间接导致了植物凋落物种类和微环境的变化，这些变化影响土壤微生物群落的结构、组成和功能，并显著影响生态系统功能。

本实施方式中相对丰度最高的功能是氨基酸的转运和代谢、能量的产生和转换以及信号转导机制。在CF与SF处理中，各COG功能的丰度均存在显著差异。

作物秸秆对土壤微生物群有很大影响，是细菌和真菌的主要能量和营养来源。此外，从RDA中可以看出特别是有机肥显著提高了土壤pH与AK，这是细菌群落影响最大的因素。pH因子对微生物群落的动态有重要影响。

土壤微生物量和群落与土壤环境因子之间具有相关性，对于提高土壤肥力和养分有效性、消除土壤障碍因子，提升农业生产能力至关重要。土壤微生物在土壤-大气碳交换系统中扮演着看门人的角色，维持土壤有机质(SOM)积累和释放之间的平衡。土壤细菌更倾向于利用土壤中易分解的有机质，对土壤养分的利用具有竞争性；因此，土壤细菌群落结构的变化与土壤有机碳和AK含量以及碳氮比的关系更为密切。

有效磷、速效钾、碱解氮、酶活性增加和微生物多样性创造了有利于大豆的条件。在大豆发育周期中，大豆秸秆矿化速度越快，氮释放越高，有利于生长和发育。植物生物量的显著影响与土壤碳输入增加、土壤保护增强、养分循环增强以及牲畜利用饲料生物量的可能性有关，主要是在作物-牲畜一体化系统中。产量的增加也可能反映了土壤中植物残体的增加，并促进了微生物更大的底物输入，从而导致土壤微生物群落更大的活性和多样性。大豆根际的作用可以诱导有机磷向无机磷的转化，也有利于大豆的演替发育。秸秆还田促进了作物对养分的吸收利用，从而促进作物生长，从而提高了产量。相同施氮量时增施秸秆还田能够提高作物产量。大豆种植过程中增加了来自Rhodospirillaceae家族的细菌的存在，在Rhodospirillaceae家族中发现了许多具有N

本发明添加微生物菌剂(B.subtilis，B.megatherium，B.mucilaginosus)与秸秆还田能提高大豆农艺性状与产量、土壤pH值，促进土壤有机质的合成和AK、AP等营养物质的循环。蔗糖酶，脲酶，过氧化氢酶，酸性磷酸酶活性均有提高，呈现显著性差异。优势菌门为Acidobacteria、Proteobacteria、Chloroflexi，优势菌属为Candidatus_Solibacter、鞘Sphingomonas、Bryobacter、Gemmatimonadota。因此，本发明方法添加微生物菌剂结合秸秆还田提高了大豆生长过程中土壤理化性状与养分，促进了细菌群落结构的演替，提高了大豆产量和品质。