红树林微生物强化糖业滤泥堆肥与生物肥料生产的资源化路径

《Sustainability》：Mangrove-Derived Microbial Consortia for Sugar Filter Mud Composting and Biofertilizer Production

本研究利用红树林独特微生物资源，开发了一种高效堆肥技术，将糖业滤泥转化为优质生物肥料。通过接种红树林源微生物复合菌剂（如固氮菌株P1N2），显著提升堆肥高温期持续时间（≥53.6°C达12天），促进有机物降解和腐殖质合成（C/N=15.2）。盆栽实验证实该肥料可改善土壤结构，提高菜心产量与品质，为糖业固废资源化提供可持续解决方案。

　　

红树林微生物调控糖业滤泥堆肥过程与肥效机制

引言

广西作为"中国糖都"，糖业每年产生超过235万吨滤泥，其露天堆放易引发二次污染。好氧堆肥是实现滤泥无害化与资源化的有效途径，但传统堆肥依赖土著微生物，降解效率有限。红树林生态系统因潮汐交替、盐度梯度等特殊环境，孕育出具有高代谢活性和环境适应性的微生物类群，为生物强化堆肥提供了新资源。

材料与方法

研究从防城港北仑河红树林根际沉积物中分离微生物菌株，以糖业滤泥为主料（90%），辅以甘蔗渣（10%）调节碳氮比，设置接种红树林微生物菌剂（0.1%投加量）的实验组与未接种对照组进行45天堆肥。通过高通量测序、扫描电镜（SEM）及元素分析等手段监测堆肥参数与微生物群落演替。

结果与讨论

红树林微生物多样性特征

ACE和Chao1指数显示，红树林根际区（a）、潮间带（e）等生境微生物丰富度显著高于农田闸口区（c）。优势菌属包括降解污染物功能的鞘氨醇杆菌（Sphingobacterium，6.92%）、固氮相关的短波单胞菌（Brevundimonas，2.06%）等。成功分离的固氮菌株P1N2（Brevibacillus sp.）具备分泌胞外酶和固定氮素的双重能力。

堆肥过程调控效应

温度动态：接种组高温期（≥53.6°C）持续12天，满足堆肥无害化标准。有机质降解率从53.2%降至23.7%，显著高于对照组。电导率（EC）最终稳定在3.01 mS/cm，pH经碱性峰（8.42）后回落至6.6–7.0，显示氮素保留与酸碱平衡优化。

元素转化：碳/氢（C/H）比上升反映芳香化程度提高，硫含量增加暗示H₂S挥发减少。扫描电镜显示接种组腐殖质形成更致密的层状孔隙结构。

微生物群落演替规律

堆肥前期（0–10天）以苍白杆菌（Ochrobactrum）和不动杆菌（Acinetobacter）为主；高温期（10–20天）芽孢杆菌（Bacillus）占比达9.8%；成熟期（20–40天）诺卡氏菌（Nocardiopsis）和根瘤菌属（Rhizobium）显著富集，驱动腐殖化进程。

肥效验证

盆栽实验以菜心（Brassica parachinensis）为指标作物，设置6处理：A（原滤泥）、B（常规有机肥）、C（接种堆肥）、D（空白）、E（滤泥+接种堆肥）、F（化肥）。结果发现，E组叶绿素a含量最高（1.31 μg/g FW），产量较对照提升25%。其优势机制包括：（1）氮素缓释与腐殖酸促生作用；（2）土壤团粒结构改良；（3）根际有益微生物定殖。

结论

红树林微生物通过强化有机物降解、氮固定及腐殖酸合成途径，显著提升糖业滤泥堆肥效率。菌株P1N2及功能菌群（芽孢杆菌、放线菌等）的协同作用为农业废弃物资源化提供了新型生物强化策略。未来需开展田间规模验证及长期生态效应评估。