一种集成的土壤-植物-微生物组框架，用于借助纳米气泡技术修复盐碱土壤，以芦竹（Arundo donax）作为生物指示物

《Plant and Soil》：An integrated soil–plant-microbiome framework for nanobubble-assisted reclamation of saline-sodic soils, with Arundo donax as a bioindicator

通过空气微纳米气泡灌溉降低土壤电导率、pH和钠吸附比，改善芦苇生长及生理特性，并重构根际微生物群落，证实其为盐碱土生态修复的有效手段。

　　

摘要

背景与目的

土壤盐碱化通过增加电导率（EC）、钠吸附比（SAR）和碱度来限制植物生长和土壤生物活性。我们研究了空气微纳米气泡（AMNB）灌溉是否能够降低人工盐碱土的盐度和碱度，改善Arundo donax的生长表现，以及这些效果是否与根际微生物组的变化相对应。

方法

通过盆栽实验比较了使用AMNB灌溉和非盐碱土以及使用去离子水灌溉的非盐碱土。我们测量了土壤的电导率（EC）、pH值、钠吸附比（SAR）、无机氮含量以及关键水解酶和氧化还原酶的活性，并量化了Arundo donax的生长情况、叶片水分状态、PSII光化学活性、抗氧化能力以及根部和叶片中的离子浓度。通过16S rRNA基因测序对根际细菌群落进行了分析。

结果

在盐碱土中，AMNB灌溉显著降低了电导率（EC）和pH值，减轻了尿素酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性的下降。这些变化伴随着Arundo donax生物量的增加、PSII效率的提高、抗氧化能力的增强以及Na⁺/K⁺比值的降低。根际细菌群落分析显示，在AMNB灌溉条件下细菌多样性增加，好氧菌和潜在有益菌类得到富集，其中Proteobacteria和Bacteroidota在根际细菌群落中占主导地位；在非盐碱土中Acidobacteriota有所增加，而在盐碱土中还检测到了Gematimonadota的生物标志物。同时，Proteobacteria和Bacteroidota与盐度降低以及尿素酶和蔗糖酶活性升高密切相关。

结论

AMNB灌溉改善了土壤的通气性和氧化还原条件，重新构建了根际细菌群落，促进了Arundo donax在盐碱土中的生长和生理适应性。这些结果支持将AMNB灌溉作为一种有前景的生态工程方法，用于利用多年生能源草恢复盐碱化土壤。