棉花（Gossypium hirsutum L.）是一种在全球范围内广泛种植的经济作物，由于其对盐碱胁迫有较强适应性，已成为拥有大面积盐碱土壤地区（如我国新疆）的首选经济作物。然而，在中、重度盐碱土壤环境中，棉花种子的萌发和活力均受强烈抑制，严重阻碍了幼苗根系发育并最终降低了棉花产量。农用微生物菌剂兼具改良土壤、促生增产、环保低碳等功效，是未来绿色肥料产品的重要发展方向之一。因此，研究并开发盐碱地高效微生物菌剂技术和产品，对于改良盐碱土壤、促进棉花生长和提高棉花产量具有重要的理论和实践意义。

中国科学院沈阳应用生态研究所土肥水高效利用与绿色肥料创新组群，针对新疆盐碱土中棉花萌发率低和幼苗生长弱问题，以维生素C发酵工业产生的两种大宗副产物——发酵液提取后的剩余物（RAE，富含小分子有机碳）和超滤浓缩菌液（CBS，内生芽孢杆菌）为研究材料，将CBS制成棉花种子的微生物包衣剂，并与RAE联合施用，观测并评价了其对盐碱土壤性质和棉花生长的影响。结果显示，CBS包衣剂具有提升盐碱土壤肥力和促进棉花生长的作用。而当RAE提供给包被CBS的棉花种子时，RAE-CBS协同施用促进了棉花种子萌发，使棉花幼苗地上鲜重和根干重分别增加了133.9%和51.6%。RAE-CBS联合驱动下的土壤化学性质（如pH值、有机碳、氨氮和速效磷）改善，对棉花生物量积累和根际细菌群落结构重塑（包括有益微生物Pseudomonas, Lysobacter和Ohtaekwangia丰度增加）做出了重要贡献。此外，RAE-CBS在提高L-古洛糖酸-1,4-内酯氧化酶表达、类胡萝卜素含量、渗透调节物质（可溶性碳水化合物、可溶性蛋白和脯氨酸）含量、过氧化氢酶活性等与棉花耐盐碱胁迫相关的指标上具有显著的协同效应。RAE-CBS诱导钙依赖蛋白激酶表达的上调是增强棉花盐碱胁迫抗逆性的关键因素。基于上述研究结果，我们提出：以RAE提供的小分子有机碳作为“益生元”，强化或激活施入盐碱土壤内生芽孢杆菌（CBS）的生物功能，从而建立一种“益生元-益生菌”策略，使菌株更好定殖并发挥其在土壤改良和作物增产上的作用。另外，以RAE和CBS为主要原料研发盐碱土壤农用微生物菌剂并予以应用，为维生素C工业大宗废液的绿色化、资源化处置开辟了一个新方向。

研究结果以A strategy for improving saline-alkali soil properties and cotton stress tolerance using vitamin C industrial wastes: A “prebiotics-probiotics” interaction between organic acids and Bacillus endophyticus为题发表于Industrial Crops and Products期刊。沈阳生态所环境微生物组助理研究员高明夫博士为论文第一作者，徐慧研究员为通讯作者，课题组杨伟超副研究员、孙浩助理研究员参与了部分研究工作。本研究得到国家重点研发计划、沈阳市科技计划项目的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2024.119187 

图1 CBS包被棉花种子和联合施用RAE的过程、RAE-CBS联用对盐碱土壤性质和细菌群落结构的影响

图2 RAE-CBS提高棉花种子发芽率、促进根的生长发育

图3 RAE强化/激活 CBS的微生物功能并协同调节棉花幼苗代谢以提高其盐碱胁迫耐受力、显著提高棉花幼苗生物量，实现“1+1>2”的作用效果