大型真菌種質資源與綠色發展專題攻關組聚焦珍稀腐生型食用菌生態栽培底層關鍵技術（如綠色發酵）和科學問題（如微生物互作、碳氮循環）研究，系統解析了常見“農林牧”生物質廢棄物（秸稈、鋸末、畜禽糞便等）發酵中主要因素的變化規律和相關性，明確了發酵過程中的優勢微生物類群（JEM,2022）。在此基礎上，團隊創新應用SBI復合菌劑進行堆肥發酵，在有效縮短腐熟周期的情況，顯著減少氨氣排放（畜禽糞便主要臭味氣體）、增強肥效，大大提高了有機質轉換和腐殖質形成效率（JEM,2024）；同時，深入分析發現：SBI接種可顯著促進有害生物污染物（如病原菌、病毒、抗生素抗性基因等）的消減，是阻隔其進入環境的有效技術方法（JHM,2024）。以上研究制備生產的基質，是腐生型食用菌栽培的優良清潔原料，可用于大棚、農田和林下的食用菌復合生態栽培（圖1），團隊前期林下大球蓋菇栽培研究表明：該模式可顯著增加土壤孔隙度、提高可溶性元素含量，增強生物酶活性、微生物多樣性及其代謝，重構土壤生態功能，在土壤修復和作物持續生產中顯示出良好的潛力（JoF,2021）。
人口增長、高強度農業生產和全球氣候對有機碳的影響復雜，農業土壤有機碳的恢復和提升困難重重。近十年來，團隊系統研發推廣的珍稀食用菌復合生態栽培模式（圖1），在區域脫貧攻堅和鄉村振興工作中做出了積極貢獻，成為中國科學院農業科技幫扶的典型案例之一（中國科學院院刊，2020），然而該模式的固碳效應還知之甚少。
圖1 珍稀食用菌復合生態栽培模式
基于此，團隊啟動食用菌生態栽培模式下的微生物固碳研究，首先對涵蓋三大洲的873個觀測數據進行薈萃分析，然后結合結構方程模型，綜合評估促進真菌殘體碳和土壤有機碳提升的保護措施與因素（圖2）。（1）分析結果表明，真菌殘體碳對全球農業土壤有機碳的平均貢獻超過四分之一，凸顯了其在增強碳固存方面的關鍵作用；（2）結構方程模型顯示，微生物生物量碳、土壤pH值和黏土含量對真菌殘體積累具有積極作用，土壤碳氮比、氣候因素對真菌殘體碳積累的影響相對微弱；（3）真菌殘體碳的主要驅動因素為微生物生物量碳，其主要受研究區域的土壤全氮和地理因素制約；（4）農田管理措施對真菌殘體碳具有顯著效應（p < 0.05），其中秸稈還田模式下的土壤真菌殘體碳含量最高（26%）。
圖2 全球農業土壤真菌殘體含量的驅動因素和保護措施
食用菌栽培大量利用秸稈等生物有機質（比如大球蓋菇畝均栽培用料4-5噸/畝），而復合生態栽培模式在進行食用菌生產的同時，同步實現秸稈等有機質的還田；經食用菌菌絲分解后的有機質中存留大量真菌和其他微生物殘體，其細胞壁中幾丁質等成分難以降解，可在土壤中長期留存，與礦物質互作形成穩定的復合物，在改善土壤結構、增加和穩定土壤有機碳中發揮關鍵作用（圖3）。相關深入研究在進行中。該模式可顯著減少化學肥料使用，提高作物產量與品質，加之良好的經濟與社會效益，具有較好的應用推廣前景，有潛力成為新型農業微生物固碳模式，服務鄉村振興、農業綠色低碳發展和土壤持續利用。
圖3 真菌細胞壁組成及提升真菌殘體含量的主要措施
最新成果以Fungal necromass contribution to carbon sequestration in global croplands: a meta-analysis of driving factors and conservation practices為題，發表在環境科學國際期刊Science of the Total Environment上。劉棟副研究員為論文第一作者、于富強正高級工程師為論文通訊作者，合作者包括美國密歇根州立大學Gregory Bonito副教授、英國班戈大學Davey L. Jones教授、墨西哥研究生院Jesus Perez-Moreno院士、西北農林科技大學安韶山研究員、中國科學院昆明植物研究所Shahid Iqbal博士。
以上研究得到中國科學院A類戰略性先導科技專項（XDA26050302）、國家重點研發計劃項目（2021YFD1600404）、國家管理實踐自然科學基金（42077072）、中國科學院科技扶貧項目（KFJ-FP-201905）、中國科學院STS項目（KFJ-STS-QYZD-039）、云南省重大科技專項計劃（202402AE090030）、云南省對外科技合作專項（202003AD150005）、云南省興滇英才計劃“青年人才”（YNQR-QNRC-2019-025）等項目的支持。（來源：中國科學院昆明植物研究所）
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