安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)在胞外漆酶誘導(dǎo)腐殖化改善畜禽糞便堆肥終產(chǎn)物農(nóng)藝質(zhì)量研究方面取得重要進展

近日，國際高水平期刊《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》（中科院一區(qū)，IF2021= 9.028）刊發(fā)我校資源與環(huán)境學(xué)院與安徽大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院合作開展的題為“胞外漆酶誘導(dǎo)腐殖化在畜禽糞便堆肥中的應(yīng)用研究”。該論文探索了胞外漆酶誘導(dǎo)腐殖化過程及維持酶活性和原位生產(chǎn)的優(yōu)化策略，揭示了胞外漆酶在畜禽糞便（LM）堆肥中消除有毒微污染物和封存營養(yǎng)物質(zhì)的關(guān)鍵機制。研究結(jié)果有助于推進胞外酶在提高LM 堆肥終產(chǎn)物農(nóng)藝質(zhì)量中的應(yīng)用，為基于酶促腐殖化反應(yīng)規(guī)避污染風(fēng)險、固定有機碳和保護農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等提供科學(xué)依據(jù)。

傳統(tǒng)LM 堆肥會導(dǎo)致大量的有機碳、氮被微生物代謝，造成營養(yǎng)物質(zhì)流失及CO2和NH3等溫室氣體釋放。此外，由于雌激素、抗生素和重金屬等有毒微污染物的生物可利用率較低，它們在LM 堆肥中難以被微生物完全降解或轉(zhuǎn)化，可隨糞肥還田進入農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，并通過食物鏈傳播危害動物和人群健康。胞外酶誘導(dǎo)腐殖化有望徹底消除LM 中有毒微污染物，并促進堆肥產(chǎn)品中腐殖化產(chǎn)物的生成，進而提高堆肥終產(chǎn)物的農(nóng)藝質(zhì)量。但是，國際學(xué)術(shù)界關(guān)于胞外漆酶誘導(dǎo)腐殖化在LM 堆肥中應(yīng)用的研究仍缺乏系統(tǒng)性報道。

針對傳統(tǒng)LM 堆肥造成的養(yǎng)分損失和有毒微污染物殘留等環(huán)境問題，本論文系統(tǒng)地提出利用胞外漆酶誘導(dǎo)腐殖化改善LM 堆肥終產(chǎn)物的農(nóng)藝質(zhì)量。采用酶固定化技術(shù)、調(diào)節(jié)內(nèi)/外源產(chǎn)漆酶微生物活性和豐度等，均可促進LM 堆肥中雌激素、抗生素和重金屬等有毒微污染物的消除和轉(zhuǎn)化，以及腐殖質(zhì)、類腐殖質(zhì)和類生長素等腐殖化產(chǎn)物的生成，進而提高堆肥產(chǎn)品的農(nóng)藝質(zhì)量。圖片展示了胞外漆酶在LM 堆肥中發(fā)揮氧化分解和自由基聚合的雙功能機制。該機制有利于加速微污染物解毒、促進酚類和氨基酸等小分子底物腐殖化和再聚合。與傳統(tǒng)LM 堆肥相比，胞外漆酶誘導(dǎo)LM 堆肥產(chǎn)生更加穩(wěn)定、有益、無害的腐殖化產(chǎn)物，它們可作為土壤肥料/調(diào)節(jié)劑，助益植物生長發(fā)育和農(nóng)作物增產(chǎn)增收。然而，其結(jié)構(gòu)-功能與植物促生長的相關(guān)機制仍需仔細破譯。

安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)為唯一通信單位，我校孫凱副教授為通信作者，司友斌教授為共同參與作者。該研究工作獲得國家自然科學(xué)基金項目（41907314）和安徽省教育廳自然科學(xué)研究項目（KJ2021A0136 和KJ2021A0083）的共同資助。