富含木霉的堆肥储存期对其抑菌能力的影响机制及农业应用研究

本研究针对堆肥储存过程中抑菌能力动态变化的关键科学问题，通过评估富含Trichoderma atroviride的两种堆肥（P1/P2）在12个月储存期内对Rhizoctonia solani、Clarireedia spp.和Sclerotium rolfsii的抑制效果，发现6个月储存期抑菌效果最佳（BCI指数提升30%），揭示了有机质降解、N-acetyl-β-glucosaminidase酶活性与微生物种群动态的关联机制，为农业废弃物资源化利用提供了时效性优化方案。

　　

在现代农业向可持续发展转型的背景下，土壤病害防治与资源循环利用成为关键挑战。传统化学农药虽能快速抑制土传病原菌如Rhizoctonia solani（丝核菌）和Sclerotium rolfsii（罗氏白绢病菌），但长期使用会导致土壤微生态失衡和环境污染。堆肥技术作为有机废弃物资源化的核心手段，其抑菌能力已被证实与微生物群落密切相关，但堆肥产品常因季节性生产与使用需求错配面临储存问题——储存过程中理化性质变化如何影响其抑菌效能？特别是经Trichoderma（木霉）等拮抗菌强化的堆肥，其生物防治效果能否持久？这些问题直接关系到农业废弃物的高效利用与病害防控实践。

针对这一科学问题，葡萄牙阿尔加夫大学的研究团队在《Journal of Agriculture and Food Research》发表研究，系统评估了两种富含Trichoderma atroviride的堆肥（P1/P2）在12个月储存期内对三种草坪病原菌的抑制效果。研究通过监测堆肥理化性质（氮含量、有机质、pH）、微生物种群（总真菌和木霉数量）及19种酶活性变化，结合温室盆栽实验测定病害严重度（DS）、生物防治指数（BCI）和病情进展曲线下面积（AUDPC），揭示了储存时间与抑菌能力的动态关系。

关键技术方法
研究采用农业废弃物（柑橘渣、高尔夫球场草屑、葡萄渣等）制备堆肥，通过热处理方法（60°C/7天）消除原有微生物以验证生物抑菌机制，并用Trichoderma atroviride（9.0×10⁷
conidia L^-1
）强化处理。储存期间定期检测堆肥性质，并通过Agrostis stolonifera（匍匐剪股颖）盆栽实验接种病原菌，采用API-ZYM系统分析酶活性，结合统计学方法（ANOVA、PCA）解析数据关联性。

研究结果

3.1 堆肥特性变化
堆肥在储存期间呈现显著动态变化：富集处理（P1E/P2E）在0个月时有机质（OM）和氮含量最高（P1E达77.0% OM，2.22% N），但6个月后P2堆肥氮含量异常升高（2.18%），而12个月时所有堆肥氮含量均降至<1%。木霉种群在6个月时仍保持优势（P1E达5.0 log CFU g^-1
），但12个月时显著减少，与干物质（DM）含量升至80-92%呈负相关。

3.2 酶活性特征
关键抑菌酶N-acetyl-β-glucosaminidase（几丁质降解酶）在富集堆肥中活性最高（0个月P2E=5.0相对活性），6个月后仍保持较高水平，但12个月时下降50%。β-glucosidase（β-葡萄糖苷酶）活性则呈现"V"型变化，12个月时回升，反映碳源竞争加剧。

3.3 抑菌效能评估
温室实验显示：

• 6个月储存期抑菌效果最佳，P2E对S. rolfsii的BCI达8.7（p≤0.001），较0个月提高32%
• 富集堆肥对Clarireedia spp.的控制效果突出，12个月时P2E仍保持60%相对防效
• 热灭活处理（Pt/P1t）完全丧失抑菌能力，而再接种木霉可恢复80%效果，证实Trichoderma的核心作用

讨论与意义
该研究首次系统阐明了堆肥储存期与抑菌能力的非线性关系：6个月时达到最佳平衡点——此时有机质降解产生的寡糖激活Trichoderma的几丁质酶系统，但尚未因过度矿化导致营养匮乏。这一发现为堆肥产品的"时效窗口"管理提供了理论依据，尤其对高尔夫球场等需要长期储存有机改良剂的场景具有实践指导价值。

研究还揭示了木霉抑菌的"双相机制"：初期（0-6个月）依赖N-acetyl-β-glucosaminidase等酶的直接裂解作用，后期（6-12个月）则转为营养竞争主导。这一发现解释了为何富集堆肥在氮含量骤降后仍保持部分抑菌活性，为开发长效生物防治剂提供了新思路。

从循环农业角度看，该研究证实了区域特色废弃物（柑橘渣、葡萄渣）的协同堆肥价值——P2配方因添加香菇渣显示出更稳定的抑菌性能，为农业废弃物的精准配伍提供了范例。研究团队特别指出，维持40-60%含水量是延长堆肥抑菌期的关键，这对工业化储存条件优化具有直接参考价值。