农作物秸秆含有丰富的氮、磷和钾等营养元素,是一种重要的生物质资源。每年约40.0%的秸秆被燃烧,造成严重的资源浪费和空气污染问题。秸秆还田作为一种生态友好型处理方法被广泛应用,但在实践中发现秸秆还田干扰作物种植,滋生病原体或虫害,并使土壤和肥料中的养分固定化。研究发现堆肥过程中的高温和各种微生物介导的生化过程可消灭病原体并回收养分,但是目前关于秸秆堆肥还田的研究报道较少。本研究采用0、2.5、5和7.5 t/hm~2秸秆堆肥覆盖还田和翻埋还田,研究其对土壤理化性质、微生物群落结构和玉米生理指标的影响,进而探明最佳的还田方式以及玉米产量提升的关键因子;从秸秆堆肥还田样地玉米根际土中,筛选根际促生菌(PGPR)。通过菌株间相互作用,将玉米根系定殖的PGPR构建合成菌群同时阐明合成菌群促生机制。主要研究结果如下:秸秆堆肥还田对土壤化学性质没有影响,但显著改善土壤团粒结构,尤其是7.5t/hm~2秸秆堆肥覆盖还田减少玉米花粒期土壤SARS-CoV抑制剂中>2 mm机械稳定性团聚体含量。同时,细菌群落结构比真菌群落结构对秸秆堆肥还田响应更显著。在秸秆堆肥翻埋还田和覆盖还田过程中,秸秆堆肥覆盖还田提升玉米产量,同时7.5 t/hm~2秸秆堆肥覆盖还田对玉米产量提升效果最好。最终,确定最佳的还田方式为覆盖还田,还田量采用7.5 t/hm~2。在科水平Belnacasan溶解度上,2个真菌(Trichocomaceae和Didymellaceae)和5个细菌(Xanthomonadaceae、Rhizobiaceae、Micrococcaceae、Micromonosporaceae和Microbacteriaceae)以及>2 mm机械稳定性团聚体与玉米产量提升显著相关。所有环境因子的共同作用可以解释玉米产量提升的81.36%。其中,Xanthomonadaceae科、Rhizobiaceae科和>2 mm机械稳定性团聚体的贡献率大于其他环境因子的贡献率。细菌群落结构作为玉米产量提升的关键因子。因此,采用筛选培养基,在秸秆堆肥覆盖还田样地玉米根际土中共筛选到20株不同种属的PGPR。其中,一株属于Rhizobiaceae科,其余19株PGPR属于Bacillaceae科、Sphingomonadaceae科、Moraxellaceae科、Pseudomonadaceae科和Enterobacteriaceae科。20株PGPR菌株均具有分泌IAA、赤霉素、解磷、解钾和固氮能力,并能显著促进植株生长。但是,已有的PGPR菌株中只有Pseudomonas hunanensis SM15、Enterobacter huaxiensis SM16、Klebsiella pneumoniae SM17和Klebsiella granulomatis SM18Medical law能够在玉米根系定殖。构建一个由Priestia aryabhattai SM03、Acinetobacter guerrae SM12、Klebsiella pneumoniae SM17和Klebsiella granulomatis SM18组成的合成菌群。合成菌群对玉米根部细菌群落的影响高于玉米根际土壤微生物群落,同时合成菌群成员中Klebsiella属作为优势菌属在玉米根系上定殖,其相对丰度达到30%。接种合成菌群第3天,微生物功能与细胞增殖相关,而第30天与土壤微生物营养物质转换和抗菌物质生产有关。植物激素信号途径作为与植物生长发育相关的关键通路,在玉米根系中富集。参与该通路的关键基因(AUX/IAA、SAUR、ARR-B、ABF、ERF1、TCH4、JAZ和PR-1)均上调表达。综上所述,秸秆堆肥覆盖还田通过优化土壤团粒结构,改善抗病微生物群落结构,进而提高玉米产量。该研究为解决秸秆焚烧造成的环境污染问题和保障人们粮食安全具有重要科学意义和实际应用价值。