月桂酸包被废水富集堆肥调控氮释放并抑制硝化作用的机制研究

针对堆肥氮素不足及氮损失问题，研究人员通过月桂酸(LA)包被NH4NO3废水富集堆肥(CGWW)，发现5% LA涂层即可有效延缓氮释放，抑制硝化菌Nitrosomonadaceae活性，为开发缓释有机-矿物肥料提供新策略。

　　

随着全球人口增长和有机废弃物激增，如何将废弃物转化为高效肥料成为可持续发展的重要课题。传统堆肥虽能改善土壤健康，但其氮(N)含量仅1-2%，远达不到肥料标准。更棘手的是，高溶解性氮肥易通过硝化作用、淋溶和挥发造成环境污染。西澳大利亚大学(UWA School of Agriculture and Environment, The University of Western Australia)的研究团队独辟蹊径，将爆炸物生产废水中的NH₄NO₃与堆肥颗粒结合，创造出氮含量达10%的改良堆肥(CGWW)，并创新性地采用生物可降解的月桂酸(LA)作为包被材料，系统评估了其对氮释放调控和微生物群落的影响。这项发表于《Journal of Environmental Engineering and Science》的研究，为开发环境友好型缓释肥料提供了重要理论依据。

研究采用盆栽实验结合分子生物学技术。通过42天温室培养kikuyu草，测定生物量、植株氮含量及土壤矿质氮；利用16S rRNA测序分析根际微生物群落；采用DESeq2进行差异菌群分析。

【材料与方法】

研究选取砂质壤土，设置8种处理（未处理对照、3种LA浓度梯度、CGWW及对应LA包被组）。通过热熔法实现LA均匀包被，测定植株生长指标和土壤化学性质，结合高通量测序解析微生物响应机制。

【结果】

1. 植物生长指标：CGWW处理获得最高地上部生物量(3.75 g/盆)和氮含量(59.3 mg/盆)，而LA包被使植株氮含量降低22-30%，但5%与更高浓度LA效果无差异。

2. 土壤氮动态：LA单独处理显著提高土壤NH₄⁺-N，CGWWLA处理组矿质氮水平与未包被CGWW相近，表明LA延缓而非完全阻断氮释放。

3. 微生物响应：LA使氨氧化细菌Nitrosomonadaceae丰度降低50.8倍(15%LA)，同时富集脂肪酸降解菌Streptomyces和Rhodopirellula，形成"缓释-降解"动态平衡。

【讨论与意义】

该研究首次证实LA包被颗粒化堆肥的缓释效果，其创新性体现在：

1. 技术层面：将工业废水与有机废物协同处置，开发出氮含量提升8倍的CGWW产品，5% LA涂层即实现与高浓度相当的硝化抑制效果，大幅降低应用成本。

2. 生态意义：通过抑制Nitrosomonadaceae等关键功能菌群，减少NH₄⁺向NO₃^-转化，潜在降低N₂O排放和淋溶风险。

3. 应用前景：为砂质土壤等易流失环境提供定制化解决方案，LA的可生物降解特性避免二次污染。未来需开展田间试验验证其在不同作物系统中的长期效应。

这项研究突破传统堆肥的养分限制，创建了"废物增值-缓释调控-微生物调控"三位一体的技术体系，为循环农业提供了可推广的实践范式。