大球盖菇：变废为宝的 “生态清洁工”

在广袤的农田里，收割后堆积如山的秸秆亟待处理；在规模化的养殖场中，畜禽粪便的处理同样面临挑战。农业农村部2024年的数据显示，我国每年产生 8 亿吨作物秸秆和 38 亿吨畜禽粪便，这些农业废弃物若处理不当会成为污染源，但若利用得当则蕴含着巨大资源价值。

目前，传统堆肥技术存在明显短板：木质纤维素降解效率低，且难以彻底清除残留的病原菌和抗生素抗性基因，不仅影响堆肥质量，还可能威胁土壤健康和农产品安全。如何高效转化这些废弃物，实现资源化利用，已成为推动农业绿色发展的关键课题。

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在云南，有一种名为大球盖菇的珍稀食用菌，成为改变这一现状的重要突破口。由中国科学院昆明植物研究所于富强教授领衔的大型真菌种质资源保育与绿色可持续发展研究专项攻关团队，以它为核心，构建了“畜禽-作物-食用菌跨界循环系统（LCM系统）”，为农业废弃物的处理开辟了新路径。

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LCM循环系统：实现能量的跨界流转

这套系统的运作过程就像一场精妙的 “生态接力”。首先，将秸秆和牛粪进行堆肥处理，为大球盖菇的生长提供基质。其次，大球盖菇化身高效的 “生态工匠”，在生长过程中充分发挥自己的 “分解能力”，将堆肥中的有机物质转化为自身所需的养分，从而实现食用菌的高效栽培。最后，培育大球盖菇的菌渣也没有被浪费，它摇身一变，成为了优质的肥料，重新被投放到农田中，为作物生长提供支持。

图片来源：于富强

这套系统的核心突破在于其对污染物的高效降解能力。针对农业中棘手的抗生素残留和病原菌问题，LCM 系统展现出了卓越的降解效能，成为了农业生态环境的 “守护者”。

“污染”变“资源”，发挥真菌技术的生态力量

在减少污染物方面，以大球盖菇为核心的 LCM 系统成果斐然。菌渣被用作肥料后，病原菌在作物茎部的丰度降低了36%，在种子中的丰度降低了7%，大大减轻了病原菌对作物的危害。同时，经过高温堆肥与LCM系统的联合作用，牛粪中的土霉素残留量从3232μg/kg 降至 630μg/kg，降解率高达80%，有效切断了“畜禽-土壤-植物” 之间残留抗生素的传递链。此外，土壤中抗生素抗性基因的丰度也显著降低，其中土霉素相关抗性基因减少了 46%，远高于传统堆肥减少20%的效果，为农业生产创造了更加清洁的土壤环境。

图片来源：中国科学院昆明植物研究所

菌渣为作物生长提供了“营养宝库”，显著提升了作物产量。在菌渣的滋养下，燕麦的根系表面积扩大，须根密度增加，这使得根系能够更高效地吸收土壤中的养分。此外，根际土壤中有效氮、磷含量分别增加了12%与9%，为作物的生长提供了更加充足的营养支持。从最终的产量来看，燕麦鲜重提升了65%，牧草产量提高了68%，籽粒产量提高了50%。更令人欣喜的是，燕麦的品质也得到了提升，粗蛋白含量提升了5.1%，这表明，作为牧草的燕麦能显著提升饲料品质，为畜禽提供更多营养。

生态调节：重塑根际微生物群落

大球盖菇的加入如同给土壤微生物世界带来了一场 “生态革命”。经过菌渣堆肥处理，植株根系富集了具有木质纤维素降解能力的放线菌，茎部富集了促生长细菌，种子富集了抗逆微生物 （保证种子在极端环境下依然能正常萌发，幼苗茁壮成长，让植物在恶劣环境中也能延续生命），形成了“根-茎-种子”具有组织特异性的有益微生物群落。

菌渣堆肥处理后，植株中有益微生物群落分布示意图

图片来源：刘栋

这些有益微生物就像作物的 “健康卫士”，为作物的健康生长提供保护和支持。同时，相较于对照组，有菌渣作为肥料的根际土壤中腐生真菌的比例提升了 29%，这些腐生真菌凭借快速生长的菌丝网络，如同在土壤中编织起密集的“防护网”，抢先占据病原菌的生存空间，让其无处落脚；在营养争夺上，腐生真菌对碳源、氮源的高效摄取能力，就像给病原菌戴上“饥饿枷锁”，限制其生长繁殖；通过双管齐下的方式，显著降低病原菌在土壤微生物群落中的占比，重构健康的土壤微生态环境。它们通过竞争性优势，重构了土壤微生物功能网络，让病原菌的功能群占比从24%降至15%，有效抑制了病原菌的增殖，改善了土壤的微生态环境。

进一步推广，助力农业与生态共赢

随着乡村振兴战略和 “双碳”目标的推进，LCM 跨界循环系统展现出了巨大的推广价值。这一系统将农业废弃物转化为宝贵的资源，实现了农牧有机质的清洁利用，减少了农业生产对环境的压力。在广大农村地区推广这一系统，不仅能够解决秸秆和畜禽粪便的处理难题，还能为农民创造经济效益，比如提高作物产量和品质，减少化肥的使用量等。同时，该循环模式有助于构建可持续的农牧产业体系，推动农业的绿色发展，实现农田增肥和环境改善双赢。

科学意义：开创可持续发展新范式

从科学角度看，LCM系统的研究具有重要意义。基于多组学技术与功能基因分析，该研究首次揭示了 LCM 系统中生物肥料对作物不同组织部位微生物群的调控作用，为研究农业生态系统微生物间的相互作用提供了新视角。从实际应用角度看，该研究不仅为农牧有机质高效利用提供了解决方案，更开辟了农业微生物风险阻控新路径，实现了农牧废弃物清洁利用、作物绿色增产与农耕区环境保护的协同，为全球农业的可持续发展提供了可推广的范式。

大球盖菇——这一曾经被低估的真菌资源，通过科研人员的创新研究，成为了农业生态系统的关键物种。它成功将农业废弃物从令人头疼的 “污染源” 转变为助力农业发展的 “资源库”，彰显了真菌技术在生态保护和农业可持续发展中的巨大价值。随着 LCM 跨界循环系统的推广应用，此类生态友好型技术将发挥越来越重要的作用，推动形成“绿色生产-资源循环-环境改善”的可持续发展新模式，为农田生态系统注入新的生机与活力。

团队成员合影

（图片来源：中国科学院昆明植物研究所）

出品：科普中国

作者：刘栋 于富强（中国科学院昆明植物研究所）

监制：中国科普博览