大型真菌种质资源与绿色发展专题攻关组聚焦珍稀腐生型食用菌生态栽培底层关键技术（如绿色发酵）和科学问题（如微生物互作、碳氮循环）研究，系统解析了常见“农林牧”生物质废弃物（秸秆、锯末、畜禽粪便等）发酵中主要因素的变化规律和相关性，明确了发酵过程中的优势微生物类群（JEM, 2022）。在此基础上，团队创新应用SBI复合菌剂进行堆肥发酵，在有效缩短腐熟周期的情况，显著减少氨气排放（畜禽粪便主要臭味气体）、增强肥效，大大提高了有机质转换和腐殖质形成效率（JEM, 2024）；同时，深入分析发现：SBI接种可显著促进有害生物污染物（如病原菌、病毒、抗生素抗性基因等）的消减，是阻隔其进入环境的有效技术方法（JHM, 2024）。以上研究制备生产的基质，是腐生型食用菌栽培的优良清洁原料，可用于大棚、农田和林下的食用菌复合生态栽培（图1），团队前期林下大球盖菇栽培研究表明：该模式可显著增加土壤孔隙度、提高可溶性元素含量，增强生物酶活性、微生物多样性及其代谢，重构土壤生态功能，在土壤修复和作物持续生产中显示出良好的潜力（JoF, 2021）。
人口增长、高强度农业生产和全球气候对有机碳的影响复杂，农业土壤有机碳的恢复和提升困难重重。近十年来，团队系统研发推广的珍稀食用菌复合生态栽培模式（图1），在区域脱贫攻坚和乡村振兴工作中做出了积极贡献，成为中国科学院农业科技帮扶的典型案例之一（中国科学院院刊，2020），然而该模式的固碳效应还知之甚少。
基于此，团队开展了在食用菌生态栽培模式下微生物固碳的研究。首先，他们对来自三大洲的873个数据点进行了荟萃分析，并利用结构方程模型进行了综合评估，以确定有助于增加真菌残体碳和土壤有机碳的保护措施及因素（见图2）。研究发现：（1）真菌残体碳在全球农业土壤有机碳中的平均占比超过四分之一，强调了其在碳固定中的重要性；（2）结构方程模型表明，微生物生物量碳、土壤pH值以及黏土含量对真菌残体碳的累积有正面影响，而土壤碳氮比和气候因素的影响则较为有限；（3）影响真菌残体碳的关键因素是微生物生物量碳，这又受到研究区域内土壤总氮量和地理条件的影响；（4）不同的农田管理措施对真菌残体碳含量有着显著影响（p < 0.05），其中以秸秆还田的方式最为有效，在这种模式下土壤中的真菌残体碳增加了26%。图2. 全球农业土壤真菌残体含量的驱动因素和保护措施食用菌栽培过程中大量使用如秸秆等生物有机物质（例如，大球盖菇每亩需用4至5吨的栽培材料），而在复合生态栽培模式下，食用菌生产与秸秆等有机物质的还田同时进行。经过食用菌菌丝分解后的有机物质含有大量的真菌和其他微生物残体，由于这些残体的细胞壁中含有不易分解的成分如几丁质，因此它们可以在土壤中长时间保留，并与矿物质相互作用形成稳定的复合物。这一过程对于改善土壤结构，增加并稳定土壤中的有机碳含量至关重要（参见图3）。目前，针对这一现象的进一步研究正在进行中。该栽培模式不仅能够大幅度减少化学肥料的使用，还能提高作物的产量和质量，结合其显著的经济效益和社会效益，显示出极佳的应用推广前景。它有可能成为一种新的农业微生物固碳模式，支持乡村的振兴、农业的绿色低碳发展以及土壤资源的可持续利用。
图3. 真菌细胞壁组成及提升真菌残体含量的主要措施最新成果以“Fungal necromass contribution to carbon sequestration in global croplands: a meta-analysis of driving factors and conservation practices”为题，发表在环境科学国际期刊《Science of the Total Environment》上。刘栋副研究员为论文第一作者、于富强正高级工程师为论文通讯作者，合作者包括美国密西根州立大学Gregory Bonito副教授、英国班戈大学Davey L. Jones教授、墨西哥研究生院Jesus Perez-Moreno院士、西北农林科技大学安韶山研究员、中科院昆明植物所Shahid Iqbal博士。以上研究得到中国科学院A类战略性先导科技专项（XDA26050302）、国家重点研发计划项目（2021YFD1600404）、国家管理实践自然科学基金（42077072）、中国科学院科技扶贫项目（KFJ-FP-201905）、中国科学院STS项目（KFJ-STS-QYZD-039）、云南省重大科技专项计划（202402AE090030）、云南省对外科技合作专项（202003AD150005）、云南省兴滇英才计划“青年人才”（YNQR-QNRC-2019-025）等项目的支持。Journal of Environmental Management (JEM) 2022, 324. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.116377ReJournal of Environmental Management (JEM) 2024, 358. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2024.120895ReJournal of Hazardous Materials (JHM) 2024, 477. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.135355Journal of Fungi (JoF) 2021, 7, 775. https://doi.org/10.3390/jof7090775中国科学院院刊, 2020, 35(2), 72-78. http://old2022.bulletin.cas.cn/zgkxyyk/ch/reader/create_pdf.aspx?file_no=2020S210&flag=1&year_id=2020&quarter_id=Z2Science of the Total Environment (STE) 2024, 949. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.174954R![]()
