随着全球农业集约化发展，每年产生的 140 亿吨作物秸秆与 1.25 亿吨畜禽粪便面临处理难题，传统堆肥技术因木质纤维素降解效率低、病原菌与抗生素抗性基因（ARGs）残留等问题，难以实现安全高效利用。与此同时，畜禽养殖中抗生素（如土霉素）的长期大量使用，导致土壤－植物系统中 ARGs 与病原菌（如大肠杆菌、沙门氏菌）传播风险加剧，严重威胁农产品安全与生态环境。“农业废弃物既是‘污染源’，更是‘资源库’”。如何通过微生物转化技术，将秸秆、畜禽粪便与食用菌残留基质串联成闭环系统，同时解决农牧有机质绿色高效利用与作物生长需求双重问题，是大型真菌种质资源与绿色发展专题攻关组的重要方向。基于云南丰富的农牧有机质和真菌资源，团队选择珍稀食用菌—大球盖菇作为核心转化媒介，构建了畜禽－作物-食用菌（Livestock-Crop-Mushroom,LCM）跨界循环系统，通过“秸秆-牛粪共堆肥 → 食用菌栽培 → 菌渣再利用”，研究LCM终产品对燕麦生长及根际微生态的调控效应。       

研究对比分析了传统堆肥（St，秸秆 + 牛粪）与菌渣添加堆肥（StM，St + 菌渣）对燕麦生长及微生物的影响，获得以下创新发现：

（一）微生物群落结构重塑

功能菌定向富集：线性判别分析显示，菌渣堆肥处理下，根系富集具有木质纤维素降解能力的放线菌Lechevalieria、茎部富集促生长细菌Hypnocyclicus、种子富集抗逆微生物Halomonas，形成“根－茎－种子”组织特异性有益微生物群落。同时，菌渣堆肥处理中病原菌（如Mycosphaerella、Brucella）在茎部与种子中的丰度分别降低 36% 与 7%，凸显菌渣在病原菌抑制中的独特优势。

腐生菌-病原菌竞争：根际土壤中腐生真菌比例较对照提升 29%，病原菌功能群占比从 24% 降至 15%，LCM 系统通过腐生真菌（如大球盖菇）的竞争性优势，重构土壤微生物功能网络，抑制了病原菌增殖。

（二）植物生长性能明显提升

根系发育与养分吸收优化：菌渣堆肥处理显著提高根系表面积与须根密度，根际土壤中有效氮、磷含量分别增加 12% 与 9%，表明菌渣中的菌丝残体与代谢物可改善土壤状况，促进植物对养分的高效利用。

产量与品质协同增加：与对照相比，菌渣堆肥的添加使燕麦鲜重提升65%，牧草与籽粒产量分别提高 68% 与 50%。菌渣堆肥处理下，燕麦粗蛋白含量提升 5.1%，表明其对氮素吸收与蛋白质合成的促进作用，这与土壤中氮循环功能基因（如asn B、gdh）的富集密切相关。

（三）有机（生物）污染物显著降低

残留抗生素高效降解：通过高温堆肥与LCM联合作用，牛粪中土霉素残留从 3232 μg/kg 降至燕麦种植后的 630 μg/kg，降解率达 80%，证实 LCM 系统在切断“畜禽－土壤－植物”抗生素残留传递链中的关键作用。

病原菌与抗性基因同步消减：宏基因组分析显示，菌渣堆肥处理使燕麦种子与茎部病原菌丰度较传统堆肥分别降低 7% 和 9%，特异性富集的有益微生物（如根际腐生真菌Pseudocosmospora、种子内生细菌Halomonas）通过竞争排斥与次生代谢产物合成抑制病原菌定植。更重要的是，菌渣堆肥处理显著降低土壤中抗生素抗性基因的丰度，其中土霉素相关抗性基因减少 46%，显著高于传统堆肥20%的消减效果。

图1 畜禽－作物－食用菌（LCM）循环：植物生长提升与微生物风险阻控的环境友好系统

研究通过多组学技术（宏基因组、内生微生物测序）与功能基因分析，首次阐明了 LCM 系统中生物肥料对作物空间（根际－茎部－种子）微生物的深刻影响。该研究不仅为农牧有机质持续利用提供了一种高效解决方案，更为阻控农业微生物风险提供了新路径。随着乡村振兴战略与 “双碳” 目标的推进，LCM 跨界循环系统有望发展成为链接农牧有机质清洁利用、作物绿色增产和农耕区环境保护的理想模式。

成果以Livestock-Crop-Mushroom (LCM) Circular System: An eco-friendly approach for enhancing plant performance and mitigating microbiological risks为题，发表在环境科学与技术领域Nature Index期刊Environmental Science & Technology上。刘栋为论文第一作者，于富强为通讯作者。研究得到中国科学院A类战略性先导科技专项（XDA26050302）、云南省振兴人才支撑计划“青年人才”项目（YNQR-QNRC-2019-025）和云南省科技创新计划（202205AD160036）等项目的支持。

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