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現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中，堆肥作為環(huán)保的農(nóng)業(yè)廢棄物處理方式，能夠?qū)⒂袡C(jī)廢棄物轉(zhuǎn)化為肥料并改善土壤質(zhì)量。但是，木質(zhì)纖維素是堆肥中難降解的成分，其降解效率提升是研究難點(diǎn)。合成微生物群落的應(yīng)用特別是在木質(zhì)纖維素降解中的作用，逐漸成為提升堆肥效率的重要策略。同時，作物的健康生長與土壤微生物群落的平衡密切相關(guān)。合成菌群通過調(diào)控根際微生物群落，增強(qiáng)作物的營養(yǎng)吸收和抗逆性，從而促進(jìn)作物生長和抗病能力。因此，優(yōu)化微生物群落結(jié)構(gòu)和功能，不僅可以提升堆肥質(zhì)量，而且可以促進(jìn)作物生長。這是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究的前沿課題。近日，中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所研究員李德軍團(tuán)隊在合成菌群促進(jìn)堆肥物質(zhì)轉(zhuǎn)化及作物生長研究方面取得系列進(jìn)展。研究發(fā)現(xiàn)，合成菌群在堆肥過程中可提升木質(zhì)纖維素降解效率并促進(jìn)作物生長。該研究揭示了合成菌群在堆肥高溫期對木質(zhì)纖維素降解的機(jī)制。合成微生物群落接種降低了木質(zhì)素、纖維素和半纖維素的含量，并提高了關(guān)鍵降解酶的活性。宏基因組學(xué)分析顯示，合成菌群增強(qiáng)了與碳水化合物代謝、氨基酸代謝、維生素代謝和能量代謝相關(guān)的微生物代謝途徑，在基因水平優(yōu)化了堆肥過程中微生物群落的結(jié)構(gòu)與功能。相關(guān)成果發(fā)表在《化學(xué)工程雜志》（Chemical Engineering Journal）上。同時，該研究發(fā)現(xiàn)合成菌群通過調(diào)控真菌群落強(qiáng)化堆肥物質(zhì)轉(zhuǎn)化。研究顯示，合成微生物群落接種提高了Cephaliophora、Thermomyces等關(guān)鍵真菌屬的相對豐度，增加了與木質(zhì)纖維素降解密切相關(guān)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。同時，關(guān)鍵物種Hydropisphaera的富集被證實(shí)為降解木質(zhì)纖維素的驅(qū)動因子，提升了堆肥后成熟期的有機(jī)肥質(zhì)量。相關(guān)成果發(fā)表在《生物資源技術(shù)》（Bioresource Techonology）上。進(jìn)一步，該研究探討了合成菌群在促進(jìn)辣椒生長方面的應(yīng)用。合成菌群接種提高了辣椒植株的株高、莖粗、葉片數(shù)量、葉綠素含量及根系活力。高通量測序結(jié)果顯示，接種合成菌群增加了根際微生物群落的豐富度和關(guān)鍵菌屬的豐度，尤其是Sordariomycetes和Pseudarthrobacter的相對豐度與作物生長相關(guān)。相關(guān)成果發(fā)表在《微生物》（Microorganisms）上。上述系列成果表明，合成菌群接種是高效、生態(tài)友好的農(nóng)業(yè)廢棄物處理及作物增產(chǎn)策略，為促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供了新思路和技術(shù)支撐。研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計劃等的支持。