磷酸铵镁、生物炭与贝壳粉强化蚯蚓堆肥对Pb2+的吸附效应及微生物多样性提升机制

本文系统探讨了添加磷酸铵镁（struvite）、生物炭（biochar）和贝壳粉对牛粪蚯蚓堆肥理化性质、Pb2+吸附性能及微生物群落结构的影响。研究发现，struvite和biochar可显著提升堆肥成熟度（发芽指数GI达148%~154%）、增强Pb2+吸附能力（struvite组吸附率最高且解吸率最低），并通过增加羟基、芳香族C=O、C-N、PO43?等官能团促进微生物多样性，为重金属污染土壤修复提供理论依据。

　　

Highlight

本研究亮点在于首次系统比较磷酸铵镁（struvite）、生物炭（biochar）和贝壳粉对蚯蚓堆肥中Pb²⁺吸附性能与微生物群落的协同调控作用。通过扫描电镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FTIR）和X射线衍射（XRD）分析，揭示添加剂如何通过增加比表面积、芳香化合物和功能性官能团（如羟基、C=O、PO₄^3?）强化重金属固定机制。

结论

本研究表明，磷酸铵镁（struvite）和生物炭（biochar）能显著提升蚯蚓堆肥品质与功能，为缓解土壤Pb²⁺污染提供有效解决方案。两种添加剂均促进有机质（OM）降解、营养富集和堆肥成熟度，其中struvite在Pb²⁺吸附方面表现更优，而biochar则通过增加比表面积和芳香化合物增强吸附潜力。此外，添加剂通过调控微生物群落结构（如提升细菌丰富度与多样性），进一步强化堆肥体系的生物修复潜能。斯皮尔曼相关性分析表明，struvite主要通过P₂O₅沉淀作用吸附Pb，biochar则依赖有机质络合机制，同时促进特定功能微生物的生长。这些发现深化了对蚯蚓堆肥系统中微生物活动与化学过程协同作用的理解，为重金属污染土壤的绿色修复提供技术支撑。