我国是盐碱地大国,拥有近1亿公顷的盐碱地,约占全球盐碱地面积的10%。然而,人均耕地面积不足和耕地质量下降却严重阻碍着我国现代农业的快速发展。科学修复盐渍化土壤是增加我国耕地储备、遏制次生盐渍化蔓延,加快我国高质量农田建设的根本途径。东北地区苏打盐碱地是我国主要盐碱地类型之一,属于典型生态脆弱区。近年来,受气候、水利以及不合理开发等人为因素的影响,区域生态急剧恶化,东北地区土壤盐渍化蔓延加剧。本实验室通过对东北苏打盐碱土微生物群落的系统研究,发现真菌菌群消长与盐碱化程度存在相关性,施用嗜/耐盐碱真菌为核心菌群的改良基质,可以有效修复盐碱土壤,提高作物产量。在此基础上,本研究进一步研究了东北苏打盐碱土的微生物多样性及消长动态,重点研究了嗜盐抗碱灰绿曲霉CCHA在盐碱土治理中的修复机制,并对微生物分泌的胞外酶在秸秆降解方面的作用及机理进行了探讨。主要研究结果如下:1.利用灰绿曲霉等嗜盐/耐盐真菌菌剂对吉林省松原市、白城市和大安市3个重度盐碱地区苏打盐碱土的修复展开了应用研究,证明了嗜盐真菌在盐碱土修复中的作用。嗜盐曲霉CCHA结合惰性材料能够显著改良盐碱土,改良后土壤pH值、全盐含量、团粒结构等重要指标均接近或者达到正常土壤条件下的生产能力。经过测产,松原市查干花镇后五井子村2号试验田种植水稻品种为:松粳3号,第6年平均单产9030公斤/公顷;大安市丰收村6号试验田水稻品种为:吉大151,第2年平均单产6760公斤/公顷;白城市镇赉县双庙村7号试验田水稻品种为:通育406,第1年平均单产3920公斤/公顷。2.证明了土壤真菌种类和数量随土壤盐度和pH的增大而减少的相关性;从松嫩平原盐碱土壤中分离出九株抗盐特性较强的真菌777421-777429,这九株真菌在5%-20%的氯化钠培养基中能够生长,大部分真菌的最适生长盐度为5%,生长pH范围广,证明了耐盐真菌对于盐碱土修复和植被生长的重要性。3.以嗜盐抗碱灰绿曲霉CCHA为材料,通过电镜观察、酶活力检测和质谱分析,研究了嗜盐真菌在盐碱土治理过程中的修复机制:a.嗜盐曲霉的生物效应,嗜盐耐碱及两性生殖特点使得其在盐碱土中能够正常生长,网状缠绕包被土壤颗粒,改善盐碱土的微团粒组成;b.嗜盐曲霉代谢产物中的胞外酶降解秸秆高效释放有机质,提升土壤肥力;c.嗜盐曲霉富集土壤中氯离子、钠离子、碳酸氢根离子,有效降低土壤碱化度;d.盐碱诱导嗜盐曲霉代谢产物中的有机酸合成酶基因表达量上调,合成有机酸有效中和盐碱,平衡盐碱土pH,并参与土壤纳米颗粒的形成;e.嗜盐曲霉代谢产物与土壤中的金属离子形成纳米颗粒改善土壤微团粒结构;f.盐碱诱导嗜盐曲霉代谢产物中的还原酶基因表达量上调,分泌还原酶通过还原作用能够促进盐碱土纳米粒子的形成。4.为了进一步研究证实微生物胞外酶在盐碱土修复中的作用,本研究重点研究了嗜盐灰绿曲霉CCHA的纤维素酶和一种海生古菌KOD1的双活性水解酶。其中,嗜盐灰绿曲霉纤维素酶(AgCMCase)能够高效降解秸秆,提升土壤有机质含量,且其产生的纳米活性物质具有改善土壤微团粒结构功能;古菌水解酶(Tk-ChiA)具有水解纤维素和几丁质的双酶活性,在提升盐碱土土壤肥力方面具有重要作用。综上所述,通过本文的研究发现真菌菌群消长与土壤盐碱化程度存在相关性;重点研究了嗜盐真菌CCHA在盐碱土治理过程中的修复机制,为有效利用嗜盐/耐盐真菌菌剂修复盐碱土提供了理论依据;对嗜盐灰绿曲霉CCHA的纤维素酶和一种海生古菌KOD1的双活性纤维素酶进行了研究,证实土壤微生物分泌的胞外酶在盐碱土修复、提升盐碱土土壤肥力方面具有重要作用。该研究结果为今后的盐碱土修复及土壤肥力提升提出了新的策略和理论参考。