混合微生物接种剂与菌渣改良剂协同改善退化土壤性质及促进松树幼苗生长的研究

这篇研究探讨了混合微生物接种剂（MMI）与菌渣（SMS）改良剂协同作用对退化土壤修复及松树（Pinus sylvestris）幼苗生长的促进作用。通过两阶段堆肥工艺（高温堆肥+常温堆肥）结合三种功能微生物（Bacillus subtilis、Azotobacter chroococcum和Paenibacillus mucilaginosus），显著改善了土壤孔隙度、pH值和养分含量，富集了以Proteobacteria和Basidiomycota为主的有利微生物群落，使幼苗株高、茎粗和叶绿素含量分别提升26.81%、36.34%和149%。该研究为农业废弃物循环利用和土壤生态修复提供了创新策略。

　　

1 引言

土壤退化正威胁着全球粮食安全和生态平衡，中国黄棕壤区因耕作强度大面临有机质低下、结构劣化等问题。菌渣（SMS）作为农业废弃物年产量达1500万吨，但直接施用存在霉菌污染风险。研究采用高温堆肥（>50°C）和常温接种（<40°C）两阶段工艺，结合固氮菌（A. chroococcum）、解磷菌（P. mucilaginosus）和生防菌（B. subtilis）的混合微生物接种剂（MMI），旨在开发兼具废弃物循环与土壤修复双重效益的新型改良剂。

2 材料与方法

实验在山西关帝山国家实验林场（北纬37°23′-37°32′）开展，设置6组处理：空白对照（CK）、纯菌渣（C1）及分别接种单菌（C2-C4）与MMI（C5）。堆肥原料为含79%木屑的香菇菌渣，调节碳氮比至30:1，接种浓度1.8×10⁹ CFU/mL。通过测定容重、孔隙度等物理指标，TN、TP等化学指标，结合高通量测序（16S rRNA/ITS）分析微生物群落，并评估樟子松幼苗生长参数。

3 结果与讨论

3.1 土壤性质改良

MMI处理使土壤总孔隙度提升26.8%，水稳性团聚体增加36.3%，pH由酸性趋于中性。特别地，C5处理的有效磷（AP）和速效钾（AK）含量较CK分别提高149%和228%，这源于解磷菌分泌的有机酸与固氮菌的胞外多糖协同作用。电导率（EC）的降低（p<0.05）表明盐渍化风险下降。

3.2 微生物群落演变

高通量测序显示，C5处理中Proteobacteria相对丰度达45.7%，显著高于CK的28.3%。其中Azotobacter属与土壤TN呈强正相关（r=0.82），而Bacillus属通过分泌抗生素抑制Fusarium等病原菌。真菌群落中Basidiomycota占比提升至32.1%，其分泌的木质素过氧化物酶促进有机质腐殖化。NMDS分析证实MMI使微生物β多样性产生显著分异（Stress=0.062）。

3.3 植物生长响应

接种MMI的幼苗株高（38.7 cm）较对照增长42%，茎粗差异达极显著水平（p<0.01）。叶绿素SPAD值在C5组达到56.8，与Basidiomycota丰度呈线性相关（R²=0.73）。结构方程模型（SEM）揭示土壤pH通过调控Chao1指数间接影响叶面积（路径系数=0.64）。

4 结论

两阶段堆肥结合MMI可优化菌渣腐熟度，其形成的"细菌-真菌-养分"协同网络使退化土壤有机质周转率提升2.1倍。未来研究需结合宏基因组学解析功能基因表达，并开展田间验证。该技术为实现"以废治土"提供了科学依据，在生态农业领域具有广阔应用前景。