摘要
农田排水和农作物秸秆低值化利用所引发的农业铵态氮污染是农村环境的两大关键问题，单一修复手段难以同时解决。本研究通过将高效微生物（EM）固定化于玉米秸秆生物炭上，构建了一种协同吸附–生物降解体系，并从结构和分子水平系统研究了其氮去除机制。宏基因组分析在分离菌株枯草芽孢杆菌 A1中检测到了完整的异养硝化–好氧反硝化（HN-AD）功能基因（amoA、hao、napA、nirK、norB、nosZ），揭示了该菌株对铵态氮生物降解的遗传潜力。EM改性优化了生物炭孔隙结构，将平衡吸附容量提高至1.215 mg/g，比原始生物炭（0.73 mg/g）高出66.4%。灭菌对照实验表明，物理化学吸附在铵态氮去除中占据主导地位，而微生物生物降解起辅助去除作用。值得注意的是，两条途径之间的协同关系应谨慎解释，因为高温灭菌可能微妙地改变生物炭的物理化学性质，而对灭菌前后活性复合体进行直接配对表征在技术上尚不可行。动力学和热力学结果进一步验证了改性后吸附性能的提升。总体而言，EM固定化通过孔隙优化促进了铵态氮吸附，而孔隙限域微生物实现了可持续的HN-AD生物转化，二者协同实现了氮的去除。本研究为生物炭–微生物复合体在农业氮污染控制中的优化设计与应用提供了机制参考。
