稻草、生物炭、牛粪作为土壤改良剂，以及固定在海藻酸生物炭珠中的高效纤维素分解菌，用于提高盐碱土壤的酶活性和化学性质

《Environmental and Sustainability Indicators》：Rice straw, biochar, cow manure as soil amendment and effective cellulolytic fungi immobilized in alginate biochar bead for enhancing soil enzyme activity and chemical characteristics of salt affected soil

本研究通过将耐盐真菌Talamyces subtropicalis SM2的孢子包埋于海藻酸钠-生物炭复合载体中，与有机改良剂（稻秆、牛粪、生物炭）协同应用，显著提高了盐碱土壤中有机碳（OC）、有机物（OM）、总氮（TN）和有效磷（P）含量，并增强β-葡萄糖苷酶、蛋白酶、荧光素二乙酸水解酶等酶活性，主成分分析（PCA）显示有机改良剂与生物炭包埋菌体协同作用可改善土壤肥力，为可持续农业提供新方案。

　　盐碱土壤对泰国东北部的水稻生产构成了重大挑战，这一问题的普遍性与日益增长的趋势令人担忧。盐碱土壤通常含有过量的可溶性钠盐，如NaCl，这会显著影响植物的生长，阻碍根系对水分的吸收，并导致植物体内离子积累，从而引发渗透压和离子毒性，进而影响植物的生理和代谢过程。此外，盐碱土壤还限制了其他营养物质的吸收，导致营养缺乏和作物产量下降。在泰国东北部，约有184万公顷的土地受到盐碱化影响，主要分布在北部盆地（Sakon Nakhon）和南部盆地（Korat）。土壤多为砂质土壤，其特点是营养贫瘠、阳离子交换容量低以及盐分含量高。砂质土壤通常具有较低的肥力和较高的有机碳流失，这是由于其物理化学特性较差，包括土壤结构松散、养分供应受限以及水分保持能力不足。此外，长期使用高剂量的化学肥料和农药会加剧有机碳的流失，影响土壤微生物群落的功能，包括分解作用、养分平衡和周转能力。

面对这些问题，有效的解决方案包括利用有机碳和有机质输入，以促进有机质的分解，增加可溶性土壤有机碳池，并为根际微生物提供适宜的栖息环境。此外，使用耐盐微生物作为生物肥料，结合有机改良剂，有助于提高土壤酶活性和土壤肥力，特别是在盐碱条件下。然而，目前的研究仍缺乏对这些改良措施如何改善特定营养成分和调节土壤酶活性的全面分析。因此，本研究旨在探讨使用一种名为Talamyces subtropicalis SM2的纤维素分解菌株，并将其封装在藻酸-生物炭复合载体中，以评估其在盐碱土壤中的应用效果。本研究还分析了生物炭与有机改良剂的组合对土壤化学特性及酶活性的影响，以期为可持续农业发展提供科学依据。

Talamyces subtropicalis SM2是一种从半盐碱土壤中分离得到的菌株，具有促进植物生长的特性，包括磷溶解、钾溶解和IAA（吲哚-3-乙酸）的产生。该菌株能够在pH值4至9的范围内生长，并表现出较高的纤维素酶活性，包括CMCase（纤维素内切酶）和FPase（滤纸酶）。为了提高菌株的存活率和功能稳定性，研究者采用藻酸-生物炭封装技术，将菌株孢子固定在载体中。这种封装方法不仅能够保护微生物免受生物和非生物胁迫的影响，还能延长其在土壤中的存活时间，并提高其在盐碱环境下的活性。

在本研究中，生物炭的制备采用了竹子和稻草作为原料，通过热解在600°C下处理4至5小时，随后进行酸处理以去除残留的有害物质，并调整至中性pH值。稻草生物炭的有机碳含量为7.71%，有机质含量为13.30%，而竹子生物炭的有机碳含量为3.74%，有机质含量为6.46%。这些生物炭在不同浓度（1%和5%）下被用于封装Talamyces subtropicalis SM2孢子，并评估其在固体培养基中的生长情况。结果显示，无论是竹子生物炭还是稻草生物炭，其对SM2孢子的活力均无显著影响，且在1%浓度下，其在不同盐碱条件下均表现出良好的酶活性。

为了评估封装后的生物炭对土壤酶活性的影响，研究者将封装后的菌株孢子应用于盐碱土壤，并监测不同盐度（0、10和20 dS/m）下的土壤酶活性变化。结果表明，在20至40 dS/m的盐度条件下，封装后的稻草生物炭能够显著提高CMCase和FPase的活性。此外，土壤有机质、有机碳、总氮和可利用磷含量在添加有机改良剂和封装后的菌株后均显著增加。这表明，使用藻酸-生物炭封装的菌株能够有效提升土壤的养分状况和酶活性，从而改善土壤肥力。

扫描电子显微镜（SEM）和能量色散X射线光谱（EDS）分析显示，封装后的菌株孢子在生物炭内部形成稳定的结构，且主要由碳、硅、氧和钙组成。这些元素的存在不仅有助于维持菌株的活性，还为微生物提供了必要的营养来源。此外，生物炭的多孔结构为真菌菌丝和细菌的定殖提供了理想的栖息环境，从而促进了土壤中酶的产生和活性。

在盐碱土壤中，土壤酶活性的变化对土壤健康和养分循环具有重要意义。研究发现，某些酶如β-葡萄糖苷酶、蛋白酶和荧光素二乙酸酯水解酶在添加有机改良剂和封装后的菌株后显著提高，这表明微生物在盐碱条件下能够有效分解有机质并释放养分。然而，其他酶如芳基硫酸酯酶、酸性磷酸酶和碱性磷酸酶则表现出较低的活性，这可能与盐碱环境对这些酶的抑制作用有关。通过主成分分析（PCA）和相关性分析，研究者发现土壤有机碳、有机质和总氮与多种土壤酶活性之间存在显著的正相关，这表明这些土壤成分的增加能够促进微生物的活性和功能。

此外，研究还发现，有机改良剂的添加能够显著提高土壤的有机碳和有机质含量，从而改善土壤的结构和持水能力。这种改善不仅有助于微生物的生长，还能够提高土壤的肥力，为作物提供更丰富的养分。同时，研究还强调了生物炭作为载体材料的优势，包括其高比表面积和多孔结构，这些特性有助于微生物的定殖和酶的释放，从而提高土壤的酶活性和养分供应。

本研究的结论表明，将Talamyces subtropicalis SM2孢子封装在藻酸-生物炭复合载体中，并结合有机改良剂，能够有效提升盐碱土壤的酶活性和养分含量，进而改善土壤肥力和促进作物生长。这一发现为解决盐碱土壤问题提供了新的思路，也为可持续农业发展提供了科学依据。未来的研究应进一步探讨这些生物肥料和有机改良剂在田间试验中的应用效果，并评估其对微生物群落和作物代谢的影响。此外，还需要优化生物炭的制备工艺，以提高其在不同盐度条件下的性能，确保其在实际农业生产中的广泛应用。