复合微生物菌剂协同稻虾轮作系统提升水质与生产力的多效机制研究

推荐：针对稻虾轮作系统中秸秆降解不足、水质恶化等问题，研究人员通过整合多功能微生物菌剂（含Talaromyces funiculosus XM21、Bacillus velezensis SQR9等），显著加速秸秆分解（降解率提升25.4%）、降低水体NH4+-N/NO2--N（降幅达58.3%），并提升稻虾产量（水稻+26.4%，小龙虾+45.6%），为可持续农业提供创新方案。

　　

论文解读

研究背景与意义
全球农业面临粮食安全与资源短缺的双重挑战，稻虾轮作系统因其资源高效利用模式备受关注。然而，该系统存在秸秆降解缓慢、水体氨氮（NH₄⁺-N）和亚硝酸盐（NO₂^--N）积累等瓶颈问题，传统化学调控手段成本高且污染环境。如何通过生态友好的微生物策略实现系统优化，成为农业可持续发展的重要课题。

研究设计与方法
江苏省农业科学院的研究团队构建了一套复合微生物菌剂协同的稻虾轮作系统。关键技术包括：（1）秸秆降解实验：采用Talaromyces funiculosus XM21（XM21）处理秸秆，评估降解率与土壤养分变化；（2）小龙虾养殖实验：联合应用功能菌群（SynCom：含Bacillus velezensis SQR9、Rhodopseudomonas palustris YQ5等）监测水质指标（溶解氧、NH₄⁺-N等）及小龙虾生长参数；（3）水稻种植实验：分析微生物残留效应对水稻产量与品质的影响。

研究结果

1. 木质纤维素降解菌加速秸秆分解与土壤改良
XM21使秸秆降解率提升至25.4%（对照组19.4%），并显著增加土壤有机质（OM）和有效磷（AP）。SEM（结构方程模型）显示，有效磷含量与水稻产量呈显著正相关（p<0.05）。

2. 多功能菌群协同改善水质与小龙虾生产
SynCom处理（T3）使水体溶解氧（DO）提升16.8%，NH₄⁺-N降低50%，小龙虾体重增幅达25.4%。联合XM21（T4）进一步将产量提高至39.4 g/尾（对照组27.1 g），且外观品质显著优化。

3. 微生物残留效应提升水稻产量与品质
T4处理下，水稻有效穗数增加37%，千粒重达27.48 g，蛋白质含量提升15.8%，稻米食味值提高7.5%。

结论与展望
该研究通过微生物定向调控，实现了稻虾系统的“秸秆降解-水质优化-产量提升”闭环，单位面积收益增长77.2%。未来需结合合成生物学技术优化菌群功能，并探索区域适应性推广策略。论文发表于《Environmental Technology》，为生态农业提供了可复制的技术范式。