牡蛎壳粉改良酸化柚园土壤的微生物生态效应及重金属钝化机制研究

为解决长期施肥导致的土壤酸化(pH<5)、重金属(Cr/Tl/Mn)污染及微生物失衡问题，福建农林大学团队通过3年田间试验发现，牡蛎壳粉(CaCO3)施用可提升土壤pH至5.58，降低Tl/Cr含量，增加Chloroflexi等有益菌丰度，抑制Acidibacter等病原菌，显著改善α多样性指数(Shannon/ACE)。该研究为生物质土壤改良剂在亚热带果园的应用提供了微生物生态学依据。

　　

在中国南部柚园，长期化肥使用导致土壤pH值跌破4.5，引发重金属(Cr/Tl/Mn)活化、养分流失和微生物群落紊乱。福建农林大学李媛媛团队在《Environmental Microbiome》发表的研究，揭示了牡蛎壳粉这一沿海废弃物如何变身"土壤医生"。通过三年田间试验，研究人员发现这些被丢弃的贝壳不仅能中和酸性，还能重构微生物王国——让固氮菌Nitrolancea上位，逼退重金属降解菌Acidibacter，甚至改变真菌"权力格局"，为生态农业提供了全新解决方案。

研究采用Illumina高通量测序分析16S/18S rRNA基因，结合ICP-MS检测重金属，通过FAPROTAX和FUNGuild预测功能，对连续三年施用牡蛎壳粉(1500 kg·hm^-2)的酸化柚园土壤进行多组学评估。

土壤性质与酶活性
三年处理使土壤pH从4.5升至5.58，电导率(EC)提升55%，阳离子交换量(CEC)增加5.7%。重金属Cr和Tl分别下降47%和15%，但镁(Mg)出现流失风险。尿素酶(UR)活性激增10倍，揭示氮循环扰动。

微生物多样性
细菌ASVs(扩增子序列变体)达20,552个，α多样性指数(Shannon/ACE)在T3组最高。PCoA分析显示细菌群落结构变化显著(p=0.0329)，而真菌(1801 ASVs)更具稳定性。

群落组成
Chloroflexi(9%)在T3组显著增加，其光自养特性与pH升高相关。病原相关菌Acidibacter(Proteobacteria)减少42%，与Tl含量下降呈正相关。子囊菌门(Ascomycota)占比从59%降至40%，其中植物共生菌Trichoderma减少，而生物修复菌Colpoda增加。

功能预测
细菌中几丁质降解(chitinolysis)和固氮(nitrogen fixation)功能增强，但硝酸盐还原(nitrate reduction)受抑。真菌病原体(pathotroph)减少23%，腐生菌(saprotroph)占比回升至40%。

这项研究首次阐明牡蛎壳粉通过pH介导的"微生物工程"双重机制：既钝化重金属，又重塑功能菌群网络。尽管对氮循环和真菌功能的影响存在复杂性，但为开发低成本土壤修复剂提供了理论支撑。未来需结合宏转录组学进一步验证活性功能基因的表达规律。