《Applied Soil Ecology》：Field assessment of eggshell waste as a soil amendment in soil biosolarization linking soil VOCs, microbial communities, and crop outcomes
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•在田间规模的土壤生物太阳能化中，评估了蛋壳废物作为改良剂的效果。•蛋壳废物改变了SBS过程中的热制度和土壤理化性质。•添加蛋壳废物的SBS重塑了微生物群落和挥发性化合物谱。•杂草种子灭活和植物反应反映了农学性能。•田间结果扩展了实验室证据，为蛋壳废物增强的SBS应用提供了依
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在田间规模的土壤生物太阳能化中，评估了蛋壳废物作为改良剂的效果。
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蛋壳废物改变了SBS过程中的热制度和土壤理化性质。
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添加蛋壳废物的SBS重塑了微生物群落和挥发性化合物谱。
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杂草种子灭活和植物反应反映了农学性能。
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田间结果扩展了实验室证据，为蛋壳废物增强的SBS应用提供了依据。
引言
土壤生物太阳能化（SBS）将土壤太阳能化与有机改良剂相结合，是一种环境友好的土传病原菌管理策略（Achmon等，2016年）。通过提高土壤温度并刺激选择性微生物活动（Randall等，2020年），SBS产生还原性土壤条件和生物杀虫化合物，从而抑制土传害虫（Achmon等，2017年；Fernández-Bayo等，2020年）。各种农业残留物已作为改良剂应用于SBS，在连作系统中改善作物健康和品质（Díaz-Hernández等，2017年；Domínguez等，2014年；López-Moreno等，2025年；Morrissey等，2025年），同时有效灭活杂草种子（Achmon等，2017年、2016年；Liang等，2022年；Zou等，2023年）。然而，SBS过程中发酵副产物的积累可能导致残留植毒性，从而对后续作物的建植和生长产生不利影响（Achmon等，2016年）。因此，评估杂草种子灭活、残留植毒性和植物生长对于评价SBS系统的整体农学适用性至关重要。然而，关于SBS多组分相互作用的田间规模研究仍然有限。
蛋壳（ES）约占鸡蛋重量的10%（Younas等，2025年），全球产生量巨大，每年约产生910万吨（FAO，2025年）。蛋壳废物（ESW）在填埋场的不当处理会造成环境负担，包括异味困扰、微生物繁殖和温室气体排放（Mignardi等，2020年；Ngayakamo和Onwualu，2022年；Waheed等，2020年）。然而，ES是ESW的主要成分，主要由碳酸钙（>94%）组成并含有膜蛋白，使其成为一种有价值的自然资源而非可丢弃的副产品（Balá?等，2021年）。这些特性使ESW能够被增值利用为土壤改良剂，以提供钙、中和酸性土壤、固定重金属，并增强土壤健康和作物性能（Ahmed等，2021年；Oliveira等，2013年；Soares等，2015年），凸显了其在可持续资源回收和环境保护方面的潜力。基于这一潜力，ESW最近已在实验室规模模拟条件下用于SBS试验，Li等（2025年）报道，ESW将酸性土壤中和至中性/碱性pH，增加了微生物活性，促进了抑制病原菌的挥发性物质释放，同时富集了有益细菌属并保持了低残留植毒性。然而，由于这些结果是在受控实验室系统中获得的，ESW在田间条件下的行为和功能性影响——在土壤异质性和环境变异性显著更高的条件下——仍知之甚少。
土壤微生物群，包括土著微生物和改良剂相关微生物，在SBS中发挥着核心作用，通过转化有机质和产生生物活性代谢物发挥作用（Achmon等，2020年；Fernández-Bayo等，2019年、2017b年）。在SBS中将农业残留物作为改良剂应用，重塑了土壤微生物群落，并促进了与有机酸和生物杀虫化合物生产相关的功能，两者均与土传病原菌的抑制有关（Fernández-Bayo等，2017a年；Li等，2025年；Randall等，2020年；Shea等，2022年）。SBS引起的群落结构变化可以影响土壤健康和处理后作物性能（Liang等，2025年）。然而，微生物群落重组、功能潜力与系统层面SBS结果之间的联系仍理解不足。因此，表征这些关系对于理解SBS有效性的生物学机制及其农学意义至关重要。
土壤挥发性有机物（VOC）谱分析已成为表征SBS过程中微生物活性的一种有用工具，因为VOC排放反映了代谢过程，这些过程有助于挥发性化合物的产生，包括抗菌物质（Li等，2025年；Liang等，2022年；Zou等，2023年）。SBS过程中产生的微生物挥发性有机物（mVOCs）与特定的代谢途径相关，并已证明能够抑制土传植物病原菌（Montejano-Ramírez等，2024年；Singh等，2024年；Weisskopf等，2021年）。因此，监测VOC排放有助于将SBS引起的微生物代谢与病原菌抑制联系起来。
尽管已有证据将VOC谱和微生物群落变化与SBS结果联系起来，但土壤性质、VOC谱、微生物组成和农学响应之间的相互作用仍存在未解决的领域，特别是在田间条件下。大多数研究分别考察这些因素，凸显了整合分析的必要性。在我们之前关于ESW在SBS中应用的实验室规模研究基础上（Li等，2025年），本田间试验旨在评估ESW改良剂对SBS系统层面效果的影响，包括土壤理化性质、VOC谱、细菌和真菌群落以及农学响应，包括杂草种子灭活、残留植毒性和植物表现。我们假设ESW改良剂可以通过改变土壤理化性质和微生物群落动态来影响田间条件下的SBS性能，从而影响农学结果。除了微生物群落组成外，共现模式和功能潜力也被分析，以提供更全面的微生物对ESW改良SBS响应的评估。据我们所知，本研究是首次在SBS中评估ESW改良剂的田间规模研究，在系统层面框架内整合了土壤性质、VOC谱、微生物响应和农学结果，提供了其对病原菌抑制、土壤健康和作物生产力潜在关联的见解。
章节摘要
土壤和改良剂制备及中宇宙实验设置
田间试验在中国广东省汕头市的广东以色列理工学院（GTIIT）实验田进行（23.4082°N，116.6424°E）。从0–20厘米土层中挖取约160公斤土壤，过筛（2毫米），在45°C下烘干至恒重，并在室温下储存直至使用。从GTIIT食堂收集约5公斤蛋壳废物（ESW），在45°C下烘干至恒重，研磨至1毫米以下的颗粒，并
土壤温度和理化性质
在本研究中，持续监测土壤温度动态以评估不同处理下的热胁迫。所有处理均表现出相似的昼夜温度趋势，总体上遵循太阳辐射和环境温度的变化（图S2A）。8% ESW处理在第一天的温度趋势略有不同，但随后与其他处理趋于一致，表明最高改良率下存在短暂差异，但
结论
本研究强调了ESW增强SBS多方面性能潜力，为农业实践和废物回收提供了可持续解决方案。本研究是首次评估ESW作为SBS土壤改良剂的田间试验，弥合了模拟实验与现实条件之间的差距。结果表明，添加ESW与富集潜在有益功能类群相关，如Brevibacillus、Aneurinibacillus、
CRediT作者贡献声明
Chunyu Li：撰写 – 初稿，监督，方法学，调查，正式分析，概念化。Yuping Cao：正式分析。Peirong Yu：撰写 – 审阅与编辑。Yuying Zeng：撰写 – 审阅与编辑。Zelin Liu：调查。Weike Wu：调查。Ying Zhong：调查。Zhu'an Chen：调查。Xinyu Che：调查。Xiaoyi Chen：方法学。Shuzijian Xu：撰写 – 审阅与编辑，调查。Lechen He：撰写 – 审阅与编辑，调查。Sima
利益冲突声明
作者声明，本研究在不存在任何可能被解读为潜在利益冲突的商业或财务关系的情况下进行。
致谢
本研究由2024年李嘉诚基金会STU-GTIIT联合研究基金支持（2024LKSFG04）。本研究还得到了中国-以色列常州创新园（CICP）提供的种子基金支持（GCII-Seed-202401）。本研究还部分得到了广东省科技创新战略专项资金"攀登计划"项目的资助。作者感谢广东省材料与重点实验室的支持。
李春宇|曹于萍|于佩蓉|曾育英|刘泽霖|吴伟凯|钟颖|陈朱安|车鑫宇|陈晓怡|徐舒字简|何乐晨|Sima Yaron|Yigal Achmon
