编辑推荐：
为解决牡蛎壳废弃物利用及农业可持续发展问题，齐鲁工业大学（山东省科学院）的研究人员开展了牡蛎壳复合微生物菌剂（CMA）的研究，发现该菌剂可促进葡萄生长、提高果实品质并改善土壤微生物群落，为农业可持续发展提供了新途径。
化废为宝：牡蛎壳复合微生物菌剂助力农业可持续发展
在广阔的海洋世界里，牡蛎是一种极为常见且产量巨大的贝类生物。2022 年，全球牡蛎产量高达 812 万吨 。然而，牡蛎食用后剩下的大量外壳却成了棘手的问题。这些牡蛎壳大多被当作废弃物丢弃，堆积在海岸线上，不仅影响美观，还会因细菌滋生导致土壤和水污染，给沿海城市带来严峻的环境挑战。与此同时，传统农业中大量使用的农药和化肥，也引发了一系列土壤问题，如土壤酸化、肥力下降、重金属积累等，水果中的农药残留还威胁着人类健康。如何高效利用牡蛎壳废弃物，同时解决农业面临的这些困境，成为了亟待攻克的难题。
为了应对这些挑战，齐鲁工业大学（山东省科学院）的研究人员开展了一项极具创新性的研究。他们将目光聚焦在一种复合微生物菌剂（Composite Microbial Agent，CMA）上，该菌剂由煅烧牡蛎壳粉、球孢白僵菌（Beauveria bassiana）孢子粉和生态壳聚糖组成。研究人员期望通过研发这种菌剂，为解决牡蛎壳废弃物的高效利用问题提供方案，同时推动农业的可持续发展。经过一系列严谨的实验和深入的研究，研究人员发现，这种复合微生物菌剂不仅能显著促进葡萄的生长、提高果实品质，还能改善土壤微生物群落的多样性和丰富度。这一成果为农业可持续发展开辟了新的道路，相关研究成果发表于Scientific Reports 期刊。
在本次研究中，研究人员采用了多种关键技术方法。在材料处理方面，通过煅烧牡蛎壳，释放其中的活性成分，并利用多种分析方法对煅烧后的牡蛎壳粉进行成分和结构分析。在菌剂研究过程中，将不同比例的菌剂应用于番茄种植，筛选出最佳配方；之后在葡萄园进行田间试验，研究菌剂对葡萄的影响。对于土壤微生物的研究，研究人员运用了高通量测序技术，测定土壤微生物的群落结构和多样性，并通过相关软件进行数据处理和分析，预测微生物群落的功能。
下面具体介绍一下研究的结果：
- 不同煅烧温度对牡蛎壳性质的影响：研究人员将废弃牡蛎壳洗净干燥后，在不同温度（500℃、700℃、900℃、1100℃）下煅烧 2 小时。结果发现，随着温度升高，牡蛎壳粉（Oyster Shell Powder，OSP）的结构和性质发生了显著变化。在 900℃煅烧时，OSP 表面呈现均匀分散的蜂窝状多孔结构，有利于重金属吸附等应用。同时，煅烧后的 OSP 能提高土壤 pH、有机质、总氮（TN）和硝态氮（-N）含量，且与温度呈正相关。
- 不同 CMA 组合对番茄生长的作用：研究人员将不同比例的 CMA 应用于番茄种植，测定番茄的多项生长指标和果实品质指标。结果显示，所有 CMA 处理组的番茄在株高、茎粗方面均显著高于对照组，且不同比例的 CMA 对叶绿素含量、根系活力、可溶性糖和可滴定酸含量有显著影响。其中，M6 组（OSP、BBSP 和生态壳聚糖比例为 2:1:2）表现最佳，该组番茄的叶绿素含量、根系活力和可溶性糖含量显著增加，可滴定酸含量显著降低。由此确定了 CMA 的最佳比例为 2:1:2。
- CMA 对葡萄品质的提升作用：研究人员在葡萄园进行田间试验，以霞多丽葡萄为实验材料，采用根灌法施加最佳比例的 CMA。结果发现，施加 CMA 后，葡萄的百粒重、总酚、果糖、可溶性固形物（Total Soluble Solids，TSS）、总氨基酸（Total Amino Acids，TAA）和类胡萝卜素含量均显著增加。此外，CMA 处理还影响了葡萄的香气成分，使醇类化合物和降异戊二烯化合物含量增加，葡萄颜色差异更明显，表明葡萄的成熟度更高。
- CMA 对土壤微生物的影响：研究人员采集葡萄根际土壤样本，对土壤微生物群落进行分析。结果显示，施加 CMA 后，土壤微生物群落的丰富度和多样性显著增加，细菌和真菌的 Chao1 指数和 Shannon 指数均高于对照组。在微生物群落组成方面，CMA 处理增加了芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）和变形菌门（Proteobacteria）的相对丰度，降低了放线菌门（Actinobacteria）的相对丰度；真菌方面，未分类真菌（Fungi_unclassified）的相对丰度增加，被孢霉门（Mortierellomycota）和担子菌门（Basidiomycota）的相对丰度降低。进一步的功能预测分析表明，CMA 的应用增强了细菌的多种代谢活动，促进了次生代谢产物的合成，对葡萄的生长和香气成分积累具有积极作用。
综上所述，本研究成功开发了含有 OSP、BBSP 和生态壳聚糖的 CMA，并确定了牡蛎壳的最佳煅烧温度为 900℃。通过番茄种植实验优化了 CMA 的配方，田间试验表明该菌剂能显著提高葡萄的产量和品质，同时改善根际土壤微生物的多样性和丰富度。这一研究成果为废弃牡蛎壳的高效利用提供了新方向，对推动农业可持续发展具有重要意义。它不仅解决了牡蛎壳废弃物带来的环境问题，还为减少农药和化肥的使用、改善土壤生态环境提供了可行的解决方案，为未来农业的绿色发展奠定了坚实的基础。
