泡菜发酵废水调控园林废弃物堆肥冷却期核心微生物丰度促进氮素保留的机制研究

　　本研究针对泡菜发酵废水(SW)处理难题及堆肥过程中氮素损失问题，创新性地提出将SW作为添加剂应用于园林废弃物堆肥。研究发现添加1% SW通过调节微环境控制系统(MECS)中微生物群落，显著增加与总有机氮(TON)和NO3 - -N正相关的细菌数量，促进硝化作用并抑制反硝化作用，最终使氮素损失降低21.3%。该研究为食品工业废水资源化利用和堆肥氮素保留提供了新策略。

　　

在中国东北地区，泡菜作为传统发酵食品每年产生大量富含有机质和氮磷的发酵废水(SW)，直接排放会导致水体富营养化。与此同时，园林废弃物堆肥过程中普遍存在氮素损失问题，传统物理化学处理方法成本高昂且易产生二次污染。如何实现SW的资源化利用并解决堆肥氮素保留难题，成为环境领域亟待突破的科学问题。

黑龙江大学的研究团队在《Journal of Environmental Management》发表创新性研究，首次将SW应用于园林废弃物堆肥体系。研究采用微环境控制系统(MECS)保护箱进行模拟堆肥实验，设置1% SW添加组、L.paracasei HD1.7菌液对照组和空白对照组。通过温度监测、发芽指数(GI)测定、高通量测序和氮循环功能基因分析等技术手段，系统评估了SW对堆肥进程和氮素保留的影响。

温度、pH、GI和EC的研究显示，SW添加使堆肥高温期缩短3天，最终产物电导率(EC)维持在2.1 mS/cm的安全阈值内，发芽指数达89%表明堆肥完全腐熟。微生物群落分析发现，SW显著提高了冷却期硝化细菌Bacillus、Lysinibacillus和Oceanobacillus的相对丰度，增幅分别达到37.2%、28.6%和19.4%。

氮循环基因检测表明，SW组中编码氨单加氧酶(AMO)的amoA基因表达量提升2.1倍，而反硝化关键基因nirK和nosZ分别下降42%和35%。网络分析进一步揭示，SW添加使与TON和NO₃
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-N正相关的细菌数量增加1.8倍，与反硝化正相关的菌群减少62%。

该研究证实SW通过双重机制实现氮素保留：一方面其富含的乳酸菌维持堆体酸性环境，抑制NH₃
挥发；另一方面通过调控冷却期核心微生物群落结构，促进硝化作用同时抑制反硝化作用。这种"以废治废"的策略不仅降低SW处理成本，还为堆肥产品增值提供了新思路。研究团队特别指出，SW的最佳添加浓度需控制在1%以内，过高盐度可能引发土壤次生盐渍化风险。

这项研究的重要意义在于：首次阐明了SW影响堆肥氮循环的微生物学机制；开发出兼具环保效益和经济价值的废水利用新途径；为有机固废处理过程中的氮素调控提供了理论依据。未来研究可进一步优化SW与其他有机废弃物的配伍比例，并探索其在大型工业化堆肥装置中的应用效果。