高效耐盐碱复合菌剂Q3的构建及其通过调控碳氮磷循环促进盐碱地修复的机制研究

针对盐碱地改良中传统方法成本高、环境风险大的问题，东北农业大学团队构建了以生物炭为载体的复合菌剂Q3（含Bacillus oceanisediminis-Q1和Acinetobacter indicus-Q2），通过SEM模型和16S rRNA测序揭示其通过激活碳代谢（rbcL、gltS）、氮循环（nifH、amoA）和磷代谢（phoA、phoB、appA）功能基因，显著提升土壤养分（氮磷钾含量最高提升2.6倍），为盐碱地生态修复提供新策略。

　　

全球可耕地资源日益紧张与粮食需求持续增长的矛盾背景下，盐碱地的改良利用成为保障粮食安全的关键。这类土壤普遍存在pH值高、盐分富集和养分失衡等问题，导致土壤结构破坏、生物多样性锐减，严重制约农业生产。传统物理化学改良方法虽短期有效，但存在成本高昂、环境风险大等缺陷。因此，开发环境友好型生物改良技术成为研究热点。

东北农业大学的研究团队从盐碱土中分离出高效耐盐碱菌株Bacillus oceanisediminis-Q1（具溶磷功能）和Acinetobacter indicus-Q2（具固氮功能），通过1:1共培养构建复合菌剂Q3，并以生物炭为载体开发出高效微生物制剂。通过盆栽实验结合多组学分析，发现Q3能显著降低土壤盐碱度（pH从9.0降至7.8），提升氮、磷、钾含量达1.8-2.6倍。结构方程模型（SEM）显示Q3通过调控土壤酶活性和微生物丰度促进养分循环。16S rRNA测序进一步证实，Q3显著富集了Bacteroidetes（碳固定关键菌）和Proteobacteria（硝化过程主导菌），并上调碳代谢基因（rbcL、gltS）、氮循环基因（nifH、amoA）及磷代谢基因（phoA、phoB、appA）的表达。该研究发表于《Journal of Cleaner Production》。

关键技术包括：1）从黑龙江大庆盐碱地采集0-20 cm土层样本构建实验体系；2）通过LB培养基pH梯度实验和NaCl耐受实验筛选菌株；3）采用生物炭固定化技术制备菌剂；4）结合高通量测序和SEM模型解析微生物互作机制。

研究结果：

1. Field description and soil sampling
   在黑龙江大庆林甸县采集的盐碱土（pH>8.5）中，Q1表现出在11% NaCl浓度下的强存活能力，并能将培养基pH从9.0主动降至7.8。

2. The interaction mechanism between phosphate-solubilizing bacteria Q1 and nitrogen-fixing bacteria Q2 under salt stress
   Q1溶磷能力达45.6 mg/L，Q2固氮酶活性提高2.3倍，共培养时通过分泌铁载体和吲哚乙酸（IAA）协同缓解盐胁迫。

3. Discussion
   Q3通过溶磷固氮功能改变土著微生物群落结构，其中Bacteroidetes相对丰度提升8.7倍，驱动碳汇过程；Proteobacteria的amoA基因表达量增加3.2倍，促进硝化作用。

结论表明，Q3菌剂通过"微生物-生物炭-土壤"三方互作，重塑了盐碱地的碳氮磷循环网络。该研究不仅为盐碱地修复提供了可推广的技术方案，更从微生物生态学角度揭示了功能菌剂调控土壤微环境的关键路径，对实现农业可持续发展具有重要理论价值。