PGPR与有机肥协同改良盐碱地:提升土壤酶活性、微生物群落结构及水稻生产力的机制研究

【字体: 时间:2025年07月22日 来源:Applied Soil Ecology 4.8

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  针对盐碱地土壤退化制约农业生产的全球性难题,本研究创新性地将耐盐植物根际促生菌(PGPR)与未灭菌有机肥(UOF)联用,系统解析了其对土壤肥力、酶活性及微生物群落的协同调控机制。结果表明UOF+PGPR处理使中度盐胁迫下土壤有机质提升218.99%、速效钾增加1036.20%,并显著富集Firmicutes等耐盐菌群,为盐碱地生物修复提供了新型微生物-有机改良剂组合方案。

  

随着全球耕地盐碱化面积已突破13亿公顷,约占陆地总面积的十分之一,盐渍土壤中过量的Na+、Ca2+等可溶性盐不仅导致土壤板结、孔隙度下降,更严重破坏微生物群落结构,造成作物减产。传统物理化学改良方法成本高且易引发次生盐渍化,而单一生物修复措施又面临功能菌株存活率低的瓶颈。针对这一难题,来自国内的研究团队在《Applied Soil Ecology》发表研究,通过分离耐盐PGPR菌株并联合有机肥施用,开创性地构建了"微生物支架"修复体系。

研究采用四步关键技术:从黑龙江大庆盐碱水稻根际分离筛选具固氮、溶磷功能的Bacillus sp. RM-1/RM-2等4株PGPR;设置灭菌(SOF)与未灭菌(UOF)牛粪堆肥对比组;建立1.0%/1.5% Na2CO3盐梯度盆栽实验;结合高通量测序分析微生物群落演变。

【Isolation and identification of saline-alkali tolerant and growth-promoting microorganisms】
从大庆市林甸县(124.8756°E, 47.1860°N)水稻根际分离的RM-1/RM-2(Bacillus属)兼具产铁载体和IAA能力,SV-1/SV-2(Aspergillus/Penicillium属)显示强溶磷特性,构成功能互补的PGPR组合。

【Synergistic mechanisms of PGPR-organic fertilizer in enhancing soil fertility and enzyme activity】
UOF+PGPR处理在中度盐胁迫下使水稻灌浆期土壤有机质(SOM)提升218.99%,速效钾(AK)增加1036.20%,蔗糖酶活性激增251.03%。微生物分析显示该组合使Firmicutes相对丰度提高3.8倍,而盐敏感菌Acidobacterium降低67%。

【Discussion】
未灭菌有机肥中土著微生物与PGPR形成共生网络:UOF提供碳源维持PGPR存活,PGPR分泌胞外聚合物(EPS)通过羧基螯合Na+,其产生的草酸等有机酸使土壤pH降低0.8单位。

【Conclusions】
该研究证实UOF+PGPR通过三重机制协同增效:①激发Firmicutes等耐盐菌群构建"微生物屏障";②EPS-有机酸耦合系统降低pH和盐分;③加速有机质矿化释放养分。尽管目前结论基于盆栽试验,但为盐碱地改良提供了可推广的生物修复模板,未来需开展大田验证及PGPR菌剂作物特异性适配研究。作者Mingfeng Guo等特别强调需建立土壤健康监测体系以追踪该技术的长期固碳抑盐效果。

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