钙氰胺熏蒸联合贝莱斯芽孢杆菌调控土壤微生物群落促进黄瓜生长与健康的协同机制研究

本研究针对土壤熏蒸后有益微生物群落失衡及黄瓜根腐病防控难题，创新性地采用钙氰胺(CaCN2)熏蒸联合贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis) ZF336的协同处理策略。研究发现该组合可显著提升土壤pH值、有机质(OM)和氮素含量，降低镰刀菌(Fusarium)丰度，促进木霉(Trichoderma)等有益菌增殖，并通过激活碳水化合物活性酶(CAZymes)增强土壤碳代谢能力，最终实现黄瓜增产21.3%和病害防控效率提升48.2%，为设施农业土壤微生态调控提供了新范式。

　　

在设施农业快速发展的背景下，黄瓜根腐病已成为威胁全球黄瓜生产的毁灭性病害，主要由土壤中的镰刀菌(Fusarium solani)引起。这类病原菌通过产生厚垣孢子和菌丝体在土壤中长期存活，常规化学熏蒸虽能有效杀灭病原体，但会无差别破坏土壤微生物群落，导致熏蒸后出现"微生物真空期"，反而为病原菌二次侵染创造了条件。更棘手的是，当前农业生产中广泛使用的钙氰胺(CaCN₂)熏蒸剂在提高土壤pH值的同时，会显著降低有效磷(AP)含量，这种理化性质的剧烈波动进一步加剧了土壤微生态失衡。如何实现土壤消毒与微生物群落快速重建的平衡，成为设施农业可持续发展的关键科学问题。

山东省某研究机构的科研团队在《Horticultural Plant Journal》发表的最新研究中，创新性地提出了钙氰胺熏蒸联合贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis) ZF336的协同防控策略。研究人员通过为期两年的田间试验，结合高通量测序和代谢组学分析，系统解析了该组合对土壤微生物群落重建、碳氮代谢调控及黄瓜生长促进的分子机制。研究采用Illumina MiSeq平台进行16S rRNA和ITS测序分析微生物群落结构，运用PMA-qPCR技术定量病原菌动态变化，并通过CAZy数据库注释碳水化合物活性酶基因功能。

研究结果部分，3.1章节显示联合处理使黄瓜产量提升21.3%，根腐病发病率降低至对照组的1/5。3.2章节通过平板对峙实验证实ZF336对镰刀菌的抑制率达48.2%，qPCR检测发现处理组土壤中镰刀菌孢子数较对照降低2个数量级。3.3章节的土壤理化分析显示，联合处理使土壤pH从6.51升至7.64，有机质(OM)含量增加36.9%，铵态氮(NH₄-N)和硝态氮(NO₃-N)分别增长277%和20%。

3.4章节的微生物群落分析揭示，联合处理显著提高了放线菌门(Actinobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi)的相对丰度，其中具有生防功能的链霉菌(Streptomyces)含量增加3.8倍。3.5章节的代谢功能研究发现，处理组土壤中糖苷水解酶(GH)家族基因数量增加26-30%，特别是参与木质素降解的AA3家族基因表达量提升2.1倍，表明联合处理显著增强了土壤碳循环能力。

讨论部分指出，该研究的创新性在于首次阐明了CaCN₂与B. velezensis的协同作用机制：熏蒸后残留的氰胺衍生物为益生菌提供了选择性生长优势，而益生菌分泌的抗菌物质则延长了熏蒸效果的持效期。这种"化学-生物"双效调控模式不仅解决了传统熏蒸导致的微生物群落失衡问题，还通过激活CAZymes系统改善了土壤肥力。研究结果为设施农业土传病害绿色防控提供了理论依据，其中关于AA3家族氧化还原酶在木质素降解中的关键作用的发现，为开发新型土壤改良剂提供了分子靶点。该技术的推广应用预计可使设施黄瓜种植减少化学农药使用量30-40%，具有显著的生态和经济效益。