《Bioresource Technology》：Bioactive-compound-rich liquid products from full-scale alkaline thermal hydrolysis of municipal sewage sludge: agronomic performance and metabolic responses of lettuce
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•两座全规模ATH设施产出了化学组成多样的液体产品。•靶向分析在产品中检测到41种植物激素相关分析物。•F-ATH-50%处理使鲜生物量增加28.75%，同时处理来源氮素减少37.56%。•生菜叶片中色氨酸/生长素和苯丙氨酸/苯丙烷类代谢响应发生改变。•浓缩F-ATH显示出作为低
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两座全规模ATH设施产出了化学组成多样的液体产品。
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靶向分析在产品中检测到41种植物激素相关分析物。
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F-ATH-50%处理使鲜生物量增加28.75%，同时处理来源氮素减少37.56%。
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生菜叶片中色氨酸/生长素和苯丙氨酸/苯丙烷类代谢响应发生改变。
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浓缩F-ATH显示出作为低剂量农业投入品的潜力。
引言
市政污水处理基础设施的扩建导致全球污水污泥产量持续增长。全球市政污水污泥产量估计约为4500万吨（干重计），预计到2050年将接近6800万吨（Gong等，2025；Molaey等，2024）。仅在中国，年污泥产量已超过6000万吨（含水率80%）（Gu等，2024；Yang等，2015）。传统管理途径包括填埋、焚烧、厌氧消化和土地利用，虽然可实现污泥稳定化、减量化或资源化利用，但面临环境、能源和物流等方面的制约（Paladino和Massabò，2017；Qiu等，2025；Wei等，2020）。这些挑战凸显了在传统污泥管理之外推进资源回收和增值利用的必要性。
有机残余物（包括消化液和发酵衍生液体）的传统农业利用主要价值在于有机质和常量养分（尤其是氮和磷）的循环利用（Xie等，2016）。然而，市政污水污泥还含有微生物细胞、胞外聚合物、蛋白质、肽、氨基酸和腐殖质等物质，其中可能包含具有潜在功能相关性的成分。以常量养分回收为核心的战略可能因此忽视了部分化学多样性。这为探索污泥来源的低剂量农业投入品，同时仔细评估产品组成、植物响应和潜在环境风险提供了依据。
碱性热水解（ATH）为从污水污泥中产生含有可回收养分和有机组分的液体产品提供了一种潜在途径。通过结合升温和碱性条件，ATH可破坏污泥絮体和微生物细胞，水解大分子有机物，促进可溶性组分向液相转移（Tang等，2022；Toutian等，2021）。先前的表征研究已在ATH衍生液体中鉴定出游离氨基酸、可溶性蛋白、腐殖质以及低分子量化合物，包括吲哚-3-乙酸和羟基苯乙酸（Hao等，2023；Tang等，2022）。
已有研究报告指出，ATH衍生液体产品的农业施用与作物生物量、光合特性、抗氧化能力、土壤理化性质及根际微生物群落的变化相关（Hao等，2023；Tang等，2022）。然而，观察到的植物响应可能反映了施用产品的营养贡献和肥料供应变化，以及可能来自其他有机组分的贡献。因此，单独的生长或生理变化不能建立独立的、非营养性的生物刺激效应。
尽管取得了上述进展，仍存在几个重要的知识空白。首先，通过不同全规模处理路线产生的ATH衍生液体产品的化学组成和潜在功能性组分需要更全面的表征。其次，在减少矿质肥料投入条件下，产品组成与植物生长和生理表现之间的关系仍了解不足。第三，将生理响应与植物激素相关分析物变化和叶片代谢组学特征联系起来的综合证据仍然有限。
据此，本研究旨在评估减量矿质施肥与ATH衍生液体施用相结合的绩效，并表征生菜相应的生理和代谢响应。对产品进行了理化性质、溶解性有机物、游离氨基酸、重金属、植物激素相关分析物和广靶代谢物方面的表征。随后在温室生菜试验中评估了其农艺潜力，该试验将叶面喷施产品与减少矿质肥料用量相结合。对代表性处理进一步考察了抗氧化响应、叶片植物激素谱和广靶代谢组学变化。研究结果有望为评估ATH衍生液体产品作为减量施肥策略的组成部分，以及探索其在更高价值污水污泥增值利用中的潜在贡献提供依据。
章节摘要
ATH衍生液体产品的来源与生产
从中国两座工艺配置不同的独立全规模市政污泥处理设施中获得了两种碱性热水解（ATH）衍生液体产品，分别命名为ATH和F-ATH（图1a）。前缀“F”代表其生产设施地理位置的拼音首字母，仅作为场地特定标识符。需要强调的是，ATH和F-ATH来自两个独立的设施，而非代表同一
液体产品的理化性质和有机组分表征
由于产品来自不同设施，其组成差异可能反映了原料特性和全规模工艺配置的综合影响。因此，下文呈现的比较描述的是最终产品之间的差异，而非任何单个处理步骤的独立效应。
两种产品均含有大量固体、有机质和农学相关养分（图1b-e）。ATH含有
结论
本研究评估了从两座独立的全规模ATH基市政污泥处理设施获得的两种液体产品的农艺表现和相关代谢响应。两种产品均含有多种游离氨基酸、植物激素相关分析物和其他低分子量代谢物，实测重金属浓度相对较低。在温室试验中，F-ATH-50%处理使生菜地上部鲜生物量增加28.75%，而对照仅增加7.51%
CRediT作者贡献声明
Kuo Fang：写作——审阅与编辑、写作——初稿、调查、形式分析、概念化。Jinglong Niu：软件、方法论、调查、形式分析。Shige Zhou：软件、方法论、调查、形式分析。Yeqing Li：监督、资源、项目管理。Junyang Li：软件、方法论、调查、形式分析。Yuxuan Tang：软件、方法论、调查、形式分析。Qiong Yu：写作——初稿、验证、数据
利益冲突声明
作者声明，他们不存在任何已知的、可能影响本文报告工作的竞争性经济利益或个人关系。
致谢
作者感谢国家自然科学基金（22508015）和国家重点研发计划（2023YFC3207602）对本研究的资助。
Kuo Fang|Jinglong Niu|Shige Zhou|Yeqing Li|Junyang Li|Yuxuan Tang|Qiong Yu|Mingyue Zheng|Yan Dang|Quanyuan Wei|Yue Zhang|Kaijun Wang
