合成菌群高效促進堆肥物質轉化和作物生長

現代農業中，堆肥作為一種環保農業廢棄物處理方式，能將有機廢棄物轉化為肥料，并改善土壤質量。木質纖維素是堆肥中的難降解成分，其降解效率的提升一直是研究難點。合成微生物群落（SynCom）的應用，特別是在木質纖維素降解中的作用，逐漸成為提升堆肥效率的關鍵策略。

中國科學院亞熱帶農業生態研究所研究員李德軍科研團隊在合成菌群促進堆肥物質轉化及作物生長領域取得重要進展，系列成果最近分別發表于Chemical Engineering Journal、Bioresource Techonology、Microorganisms上，這些研究成果顯示，SynCom在堆肥過程中可顯著提升木質纖維素降解效率，并進一步促進作物生長。

團隊首先揭示了合成菌群在堆肥高溫期對木質纖維素降解的重要機制。SynCom接種有效降低了木質素、纖維素和半纖維素含量，顯著提高了漆酶等關鍵降解酶的活性。宏基因組學分析表明，合成菌群顯著增強了與碳水化合物代謝、氨基酸代謝、維生素代謝及能量代謝相關的微生物代謝途徑，從基因水平優化了堆肥過程中微生物群落的結構與功能。

其次，合成菌群通過調控真菌群落進一步強化堆肥物質轉化。研究發現，SynCom接種提高了Cephaliophora、Thermomyces等關鍵真菌屬的相對豐度，顯著增加與木質纖維素降解密切相關的功能類群，如木材腐生菌、未定義的腐生菌及凋落物腐生菌的活性。關鍵物種Hydropisphaera（OTU10）的顯著富集被證實為降解木質纖維素的重要驅動因子，顯著提升堆肥后成熟期的有機肥質量。

該團隊還進一步探索了合成菌群在促進辣椒生長上的應用。合成菌群接種顯著提高了辣椒植株的株高、莖粗、葉片數量、葉綠素含量及根系活力。高通量測序結果顯示，接種合成菌群顯著增加根際微生物群落的豐富度和關鍵菌屬的豐度，尤其是Sordariomycetes和Pseudarthrobacter的相對豐度與作物生長密切相關。

系列研究均得到了國家重點研發計劃等項目的共同資助。

相關論文信息：

https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.165847

https://doi.org/10.1016/j.biortech.2025.132068

https://doi.org/10.3390/microorganisms13010148