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综述:盐度对陆地退化土壤中厌氧氨氧化生物降解及微生物恢复力的影响
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年09月06日 来源:Land Degradation & Development 3.7
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这篇综述系统探讨了土壤盐渍化对厌氧氨氧化(Anammox)过程的抑制作用及其对微生物群落功能多样性的影响,提出了利用微生物修复技术缓解土地退化、提升氮利用效率(NUE)的创新思路,为盐碱地生态恢复提供了理论依据。
土壤盐渍化已成为威胁全球耕地质量和粮食安全的核心问题。随着气候变化加剧,盐分累积不仅导致土地生产力下降,更通过干扰厌氧氨氧化(Anammox)这一关键氮循环途径,破坏土壤微生物网络的稳定性。研究表明,当土壤电导率超过2 dS/m时,Anammox菌的活性降低40%以上,其介导的NH4+→N2转化效率显著下降。这种抑制作用直接导致氮素流失加剧,同时诱发N2O等温室气体排放增加。
耐盐微生物通过合成相容性溶质(如甘氨酸甜菜碱)和调控渗透压基因(proU operon)维持细胞稳态。宏基因组分析揭示,盐渍土壤中Planctomycetes门(含Anammox菌)相对丰度下降50%,而变形菌门(Proteobacteria)的耐盐菌株占比提升至65%。这种群落结构变化显著改变了氮转化功能基因(如hdh、nrfA)的表达谱。
接种耐盐Anammox菌剂(如Candidatus Scalindua)可使盐碱土壤的脱氮效率恢复至非盐渍土壤的78%。结合生物炭改良,能同步提升微生物电子传递效率(ETSA)和有机质稳定性。未来研究应聚焦于:①构建盐度梯度下微生物功能预测模型;②开发基于CRISPR-Cas的耐盐基因编辑菌株;③建立土壤健康综合评价指标体系。
联合国可持续发展目标(SDGs)中"零饥饿"和"陆地生物"目标的实现,亟需将微生物修复技术纳入盐碱地治理政策。中国黄淮海平原的田间试验证明,微生物-植物联合修复体系可使水稻产量提高30%,同时减少氮肥使用量25%。这种"生态-生产"协同模式为全球土地可持续管理提供了范本。
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