合成菌群高效促进堆肥物质转化和作物生长

现代农业中，堆肥作为一种环保农业废弃物处理方式，能将有机废弃物转化为肥料，并改善土壤质量。木质纤维素是堆肥中的难降解成分，其降解效率的提升一直是研究难点。合成微生物群落（SynCom）的应用，特别是在木质纤维素降解中的作用，逐渐成为提升堆肥效率的关键策略。

中国科学院亚热带农业生态研究所研究员李德军科研团队在合成菌群促进堆肥物质转化及作物生长领域取得重要进展，系列成果最近分别发表于Chemical Engineering Journal、Bioresource Techonology、Microorganisms上，这些研究成果显示，SynCom在堆肥过程中可显著提升木质纤维素降解效率，并进一步促进作物生长。

团队首先揭示了合成菌群在堆肥高温期对木质纤维素降解的重要机制。SynCom接种有效降低了木质素、纤维素和半纤维素含量，显著提高了漆酶等关键降解酶的活性。宏基因组学分析表明，合成菌群显著增强了与碳水化合物代谢、氨基酸代谢、维生素代谢及能量代谢相关的微生物代谢途径，从基因水平优化了堆肥过程中微生物群落的结构与功能。

其次，合成菌群通过调控真菌群落进一步强化堆肥物质转化。研究发现，SynCom接种提高了Cephaliophora、Thermomyces等关键真菌属的相对丰度，显著增加与木质纤维素降解密切相关的功能类群，如木材腐生菌、未定义的腐生菌及凋落物腐生菌的活性。关键物种Hydropisphaera（OTU10）的显著富集被证实为降解木质纤维素的重要驱动因子，显著提升堆肥后成熟期的有机肥质量。

该团队还进一步探索了合成菌群在促进辣椒生长上的应用。合成菌群接种显著提高了辣椒植株的株高、茎粗、叶片数量、叶绿素含量及根系活力。高通量测序结果显示，接种合成菌群显著增加根际微生物群落的丰富度和关键菌属的丰度，尤其是Sordariomycetes和Pseudarthrobacter的相对丰度与作物生长密切相关。

系列研究均得到了国家重点研发计划等项目的共同资助。

相关论文信息：

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

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

https://doi.org/10.3390/microorganisms13010148