生物炭副产物木醋液作为多功能生物刺激剂促进微藻代谢活性及土壤健康的研究

本研究首次探讨了生物炭热解副产物木醋液(PA)作为低成本生物刺激剂对微藻(Desmodesmus sp. MAS1和Chlorella sp.)生长及代谢产物(吲哚-3-乙酸IAA和胞外聚合物EPS)的调控作用。研究发现0.01% PA可显著提升微藻光合效率(叶绿素含量最高增加27%)、IAA产量(最高提升200%)及EPS合成(增加8.0 mg g-1)，并通过土壤微宇宙实验证实PA-微藻联用可使土壤脱氢酶活性(DHA)提升2.4倍。该成果为开发兼具微藻培养增效与土壤改良功能的农业生物刺激剂提供了新思路。

　　

在全球面临土壤退化与农业可持续发展挑战的背景下，如何通过生态友好型技术提升土壤肥力成为研究热点。微藻因其固碳能力与代谢产物多样性被视为"生态功能接种剂"，但其商业化应用受限于培养成本高、代谢产物产量不稳定等问题。与此同时，生物质热解副产物木醋液(Pyroligneous acid, PA)虽在植物生长促进方面展现潜力，但其对微藻代谢的调控机制及土壤改良的协同效应尚属空白。

澳大利亚纽卡斯尔大学全球环境修复中心(Global Centre for Environmental Remediation, GCER)的研究团队在《World Journal of Microbiology and Biotechnology》发表的研究，首次系统评估了PA对两种生态特性互补的微藻——自养型Chlorella sp.和土壤改良型Desmodesmus sp. MAS1的调控作用。通过光生物反应器培养实验结合土壤微宇宙验证，揭示了PA通过混合营养代谢途径同步增强微藻生物活性与土壤健康指标的"双效机制"。

研究采用气泡柱光生物反应器培养技术，设置光照/黑暗条件下0.01% PA添加组与对照组的对比实验，通过比生长速率计算、生物量干重测定、Salkowski比色法检测IAA、ATR-FTIR分析EPS组分，并采用TTC还原法测定土壤DHA活性，构建了从细胞到生态系统的完整评估体系。

生长响应分析

数据显示PA使Desmodesmus sp. MAS1比生长速率提升11%(0.372 vs 0.334 d^-1)，在光照下生物量达1.54 g L^-1，较对照提高28%。叶绿素荧光显示PA使Chlorella sp.光合效率提升27%，而MAS1在PA+光照下荧光强度持续增长，显示PA可能通过酚类物质激活光系统II。pH动态表明PA初期释放酸性组分(pH 6.41)，后期因CO₂固定回升至7.04，揭示碳代谢路径转变。

代谢产物调控

IAA产量呈现显著菌株特异性：MAS1在PA+光照下产量达6.0 μg g^-1，较对照提升200%，而Chlorella sp.增幅为83%。EPS组分分析显示PA使MAS1的EPS中脂质占比提高12%，蛋白质增加8%，其8天累计产量达13.4 mg g^-1，可能与PA中酮类物质刺激碳分配相关。

土壤微宇宙验证

PA与MAS1联用使土壤DHA活性提升2.4倍(4.8 vs 2.0 μg TPF g^-1 h^-1)，EPS含量增加1.6倍。值得注意的是，单独PA处理组IAA达0.085 μg g^-1，表明PA可能通过模拟生长素信号激活土著微生物。Chlorella sp.+PA组叶绿素a含量维持6.5倍增长，证实PA可延长微藻土壤定殖期。

该研究创新性地提出了"PA-微藻-土壤"三方互作模型：PA既作为碳源通过混合营养代谢提升微藻生长，又作为信号分子激活IAA/EPS合成通路，其酸性组分则通过调节土壤pH优化微生物群落。这种将生物质废弃物转化为高值生物刺激剂的策略，为发展"碳中和"农业提供了可规模化应用的技术原型。研究结果特别适用于有机质匮乏的酸性土壤改良，未来需在田间验证不同土壤类型下的剂量效应及长期生态安全性。