Frontiers | Cyanobacteria Inoculation Improves Soil Stability and Fertility on Different Textured Soils: Gaining Insights for Applicability in Soil Restoration (frontiersin.org)

摘要

蓝藻是生物簇群落中无处不在的成分，也是陆地生态系统的最早定殖者。它们在土壤中发挥着多种作用，如固定碳和氮以及合成外多糖，从而提高土壤肥力和保水性，改善土壤结构和稳定性。应用蓝藻作为接种剂促进生物簇的发展已被作为一种新型生物技术提出，用于恢复贫瘠退化的地区和防治干旱地区的荒漠化进程。然而，在实地条件下广泛应用之前，需要进行研究以确保选择最合适的物种。在本研究中，我们在不同质地的土壤（从粉砂壤土到沙土）上接种了两种蓝藻，分别是不固氮蓝藻（Phormidium ambiguum）和固氮蓝藻（Scytonema javanicum），并在实验室条件下分析了蓝藻生物簇3个月的发展和土壤理化性质的演变。在所有土壤类型中，蓝藻接种都会导致生物簇的形成。扫描电子显微镜（SEM）图像显示，两种蓝藻诱导的生物簇结构截然不同。伏地蓝藻的生物簇以细丝为特征，这些细丝包裹着土壤颗粒，并形成一个密集、纠缠的网络，而蚕豆蓝藻的生物簇则由较粗的细丝组成，这些细丝在土壤颗粒之间成串。根据叶绿素 a 含量和结壳光谱特性评估，接种 S. javanicum 的土壤中生物结壳的发育程度要高于接种 P. ambiguum 的土壤。两种蓝藻的接种都不会增加土壤的疏水性。S. javanicum能促进总有机碳和总氮含量的增加，而 P. ambiguum则能更有效地增加总外多糖（EPS）含量和土壤抗渗透性。蓝藻接种对不同土壤类型的影响也不尽相同，与未接种土壤相比，原本肥力最低的砂质和淤泥土壤的肥力改善程度最高。总体而言，土壤肥力和稳定性的改善支持了利用蓝藻恢复退化干旱土壤的可行性。

FIGURE 1. Picture of the control and inoculated samples for the different textured soils, and thickness of the crust developed on each soil type.