解脂芽孢杆菌-木本泥炭协同堆肥促进DOM转化与黄瓜生长的机制研究

《Bioresource Technology》：Synergistic Bacillus-woody peat bio-composting enhances dissolved organic matter transformation and cucumber growth

本研究创新性地采用植物根际促生菌（PGPR）——贝莱斯芽孢杆菌SQR9对木本泥炭进行生物堆肥，显著提升溶解性有机质（DOM）转化效率（51.67%组分发生分解）和黄瓜生物量（增长27-37%）。通过FT-ICR MS技术揭示DOM分子转化机制，发现堆肥形成更多生物可利用化合物（溶解有机碳提升18.9倍至69.61 mg/L，腐殖酸含量增长3.7倍至27.40%），并构建微生物群落与DOM组分的网络互作模型，为有机废弃物资源化利用提供新策略。

　　

研究亮点

贝莱斯芽孢杆菌介导的木本泥炭堆肥显著促进黄瓜生长

木本泥炭经堆肥后，黄瓜株高和生物量提升27-37%，溶解有机碳浓度跃升18.9倍（达69.61 mg/L），腐殖酸含量增长3.7倍（至27.40%）。芽孢杆菌属相对丰度从检测限以下升至12.15%。通过傅里叶变换离子回旋共振质谱（FT-ICR MS）分析发现，51.67%的初始溶解性有机质（DOM）发生分解，形成更具生物可利用性的化合物。网络分析揭示了微生物群落与DOM亚类间的复杂关联，凸显了芽孢杆菌属、链霉菌属和嗜热孢菌属等关键菌在DOM转化中的核心作用。植物灭菌实验进一步证实，促进生长的关键因素来自堆肥产生的有益物质而非PGPR直接作用。

贝莱斯芽孢杆菌介导的木本泥炭堆肥增强黄瓜生长

通过黄瓜栽培实验比较不同木本泥炭处理效果，发现堆肥处理组在株高、鲜重和干重指标上均显著优于对照组（图1）。为区分促生长作用源自PGPR直接效应还是堆肥产物，设置了2%灭菌堆肥组和贝莱斯芽孢杆菌（Bv）对照组。与空白对照（CTL）相比，2%堆肥组、2%灭菌堆肥组、Bv组及2%原始木本泥炭组分别使黄瓜鲜重增加37.1%、32.3%、7.4%和11.8%，株高相应提升27.3%、25.0%、4.5%和9.1%。值得注意的是，灭菌堆肥组与未灭菌堆肥组促生长效果无显著差异，表明堆肥产生的活性物质（如腐殖酸）是主要促生因子，而非活菌直接作用。

结论

本研究证实贝莱斯芽孢杆菌SQR9介导的木本泥炭堆肥通过加速DOM分解和改善养分有效性，显著增强其植物促生潜力。FT-ICR MS从分子层面揭示了DOM转化机制：微生物堆肥促使顽固化合物通过氧化解聚和腐殖化过程转化为生物可利用形态。基于DOM分子特征与微生物群落的网络分析，明确了芽孢杆菌属、链霉菌属和嗜热孢菌属在木质素降解、碳水化合物代谢和腐殖质形成中的核心功能。最终获得富含益生菌和腐殖酸的生物肥料，为木本泥炭的农业可持续利用提供绿色解决方案。