碳源异质性调控微生物共现网络与随机装配驱动生物刺激土壤中多环芳烃差异降解的机制研究

《Journal of Environmental Management》：Carbon source heterogeneity modulates microbial co-occurrence networks and stochastic assembly to drive divergent polycyclic aromatic hydrocarbons degradation in biostimulated soils

本研究发现植物源（秸秆/木钠）与动物源（猪粪/牛粪）生物刺激剂通过差异化调控微生物共现网络拓扑结构（如正相关性提升至71.09%）和群落装配过程（随机性vs确定性），显著影响高分子量PAHs降解效率（植物源达76.84%）。研究为精准生物刺激提供了微生物生态学理论框架，对持久性有机污染场地修复具有重要指导意义。

　　

Highlight

植物源生物刺激剂通过促进随机性群落装配和增强微生物互作网络，显著提升高分子量多环芳烃降解效率，为污染场地精准修复提供新视角。

Biostimulant effects on PAH degradation

在90天的生物修复实验中，所有处理的PAH浓度均随时间下降（图1）。生物刺激剂类型显著影响修复效果：木钠处理最终PAH浓度为150.22 mg·kg^?1，秸秆处理为129.48 mg·kg^?1（图1A-表S4）。而动物源刺激剂呈现不同时间动态：牛粪处理的PAH残留量在第15-90天保持稳定，猪粪处理则在第60天出现显著降解。

Biostimulant mechanisms driving microbial restructuring and PAH removal

植物源与动物源生物刺激剂因化学组成和底物释放模式差异导致降解效率显著不同。植物源刺激剂对高分子量PAHs的优越降解效率（图1C）源于其木质素-纤维素复合物与PAH分子的结构相似性，这种分子亲和性促进了共代谢降解途径。随机性群落装配主导植物源处理（如秸秆正相关性达71.09%），支持了9个关键PAH降解菌属富集；而动物源处理（如牛粪）则通过确定性选择导致网络复杂性下降。

Conclusions

本研究系统阐明了植物源与动物源生物刺激剂调控PAH去除和重塑土壤微生物群落的差异化机制。核心发现表明植物源生物刺激剂通过促进随机性群落装配、增强微生物互作网络稳定性，更适用于高分子量PAHs的长期修复；动物源选项则可能适用于需要快速富集降解菌的急性污染场景。