综述：细菌主导的农业生物质废弃物好氧堆肥中纤维素、半纤维素和木质素的生物降解机制

这篇综述系统阐述了细菌主导的好氧堆肥（Aerobic Composting）对农业废弃物中木质纤维素（Lignocellulose）的降解机制，重点解析了纤维素酶（CBH/EG/BG）、木聚糖酶（Xylanase）和木质素降解酶（Lac/LiP/MnP）的协同作用，提出了通过复合菌剂（如Bacillus、Streptomyces）优化堆肥效率的策略，为农业废弃物的无害化、资源化利用提供了理论依据。

　　

细菌主导的好氧堆肥

农业废弃物的转化一直是农业经济发展的瓶颈和研究热点。好氧堆肥作为一种可持续的处理方法，通过微生物的相互作用将有机质分解为稳定的腐殖质（HSs），同时为植物提供养分。然而，由于纤维素、半纤维素和木质素之间复杂的相互作用，生物质的降解仍然具有挑战性。细菌主导的好氧堆肥因其环境适应性强、生长周期短等优势，成为当前研究的热点。

细菌主导的好氧堆肥机制

细菌通过进化、共培养策略、群落多样性调控等方式突破木质纤维素的降解限制。例如，Bacillus amyloliquefaciens SL-7对烟草秸秆中木质素的降解率可达28.55%，接近真菌效率。复合菌剂（如Bacillus与Streptomyces的组合）能显著提升堆肥效率，缩短成熟周期至32天。此外，堆肥原料的差异（如果树枝屑、棉秆）和添加剂（如生物炭）的引入也会影响微生物群落结构和降解效率。

木质纤维素的酶促降解机制

纤维素降解：纤维素由β-1,4-糖苷键连接的葡萄糖单元组成，其结晶区和非结晶区的结构差异影响降解效率。纤维素酶（如GH5、GH7家族编码的CBH、EG和BG）通过协同作用将纤维素水解为葡萄糖。多糖单加氧酶（PMOs）通过Cu(II)介导的羟基化反应破坏结晶区，提升水解酶的可及性。

半纤维素降解：木聚糖酶（GH10/GH11家族）主导降解过程，通过切断β-1,4-糖苷键生成低聚糖，再由侧链降解酶（如α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶）进一步分解为单糖。抑制物（如呋喃衍生物）的清除是提升效率的关键。

木质素降解：木质素的芳香环结构通过自由基反应被氧化降解。漆酶（Lac）以氧为电子受体，催化酚类化合物形成醌类中间体；木质素过氧化物酶（LiP）和锰过氧化物酶（MnP）依赖H₂O₂氧化非酚类单元，生成Mn³⁺等活性中间体。工程化漆酶可特异性断裂β-O-4′键，提升堆肥成熟度。

应用与展望

堆肥产物可修复重金属污染土壤（如通过腐殖酸络合砷），并抑制病原菌。未来需通过基因编辑（如CRISPR/Cas9）优化菌株功能，结合AI算法实现工业化自动控制，解决棉秆等难降解原料的利用难题。尽管存在温室气体排放和抗生素残留等挑战，细菌堆肥仍是实现农业废弃物“低投入-高产出-低污染”循环的关键技术。

（注：全文基于原文内容缩编，未添加非文献依据的结论）