第一作者：杨仑（2025级硕士）

通讯作者：王佳佳副教授、符奇旗助理研究员

论文DOI: 10.1016/j.biortech.2026.135985

图文摘要

成果简介

近日，湖南大学环境科学与工程学院王佳佳副教授课题组在Bioresource Technology上发表了题为“Red mud mitigates NH₃ and greenhouse gas emissions during composting: functional gene and microbial community regulation”的研究论文。针对堆肥过程中NH₃与温室气体排放严重、氮素损失突出的问题，该研究将工业固废赤泥（5%）用作秸秆与马粪共堆肥添加剂，降低了NH₃、CO₂和N₂O排放，综合增温潜势（GWP）下降27.70%。机制上，赤泥通过增强硝化（提高amoA、hao、nxrA基因丰度）、优化反硝化（降低nirS、norB，提高nosZ）并重塑微生物群落实现减排；网络分析鉴定出7个连接节点和4个模块枢纽的关键物种参与腐殖化与氮转化。该研究以"以废治废"思路实现了工业固废资源化与堆肥减排的协同，为农业废弃物可持续管理提供了新途径。

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本研究将工业固废赤泥（5%，w/w）引入秸秆与马粪共堆肥体系，在NH₃与温室气体协同减排中表现出优异效果。赤泥添加使NH₃、CO₂、N₂O排放分别削减7.34%、25.20%和28.90%，综合增温潜势（GWP）降低27.70%。赤泥添加显著改善了堆肥体系的硝化进程：与CK相比，RM组NH₄^⁺-N峰值由2491.90 mg/kg降至1608.10 mg/kg，表明铵态氮积累得到有效缓解；至第42天，RM组NO₂^--N几乎完全转化，说明赤泥处理实现了更彻底的硝化作用。同时硝化基因（amoA、hao、nxrA）丰度升高、反硝化产N₂O相关基因（nirS、norB）受到抑制而nosZ增强。网络分析在RM组鉴定出7个连接节点和4个模块枢纽关键物种，驱动腐殖化与氮转化协同减排。该研究为工业固废"以废治废"与堆肥绿色减排提供了重要的实践路径。

图文导读

Fig. 2. Gas emission rate and the cumulative emissions during composting.

赤泥添加使NH₃、CO₂、N₂O排放分别削减7.34%、25.20%和28.90%。

Fig. 3. Heatmap showing the relative abundance of nitrogen cycling functional genes.

RM中amoA、hao和nxrA 基因表达量较高，这与氨气排放量减少相关。成熟阶段，RM中nirS与norB的丰度较低，而nosZ的丰度较高，这表明其产生一氧化二氮的潜力较低，而还原一氧化二氮的潜力较高，有助于降低一氧化二氮的排放量。

Fig. 4. Microbial community succession during composting.

赤泥降低了与氨、二氧化碳及一氧化二氮排放呈正相关的微生物多样性，同时提高了与这些排放呈负相关的类群多样性，从而有助于实现减排目标。中性群落模型表明在堆肥过程中添加赤泥促进了微生物的扩散。

Fig. 6. Co-occurrence networks of the microbial communities on ASV-level (relative abundance > 0.05 %) and the characteristics of networks.

研究发现，赤泥添加使微生物网络更复杂，并鉴定出 11 个参与纤维素降解、腐殖化和氮素转化的关键微生物类群，从微生物互作视角揭示了赤泥促进堆肥减排的机制。

小结

赤泥在堆肥过程中显著降低了氨、二氧化碳和一氧化二氮的排放量。添加赤泥改善了氮素转化过程，减少了氨和一氧化二氮的生成。它改变了微生物群落组成，影响了与气体相关的菌属分布，并促进了物种扩散。Zi-Pi分析在赤泥中识别出7个连接节点和4个模块枢纽节点，这些节点是腐殖化及氮素转化的关键驱动因子。这些研究结果支持将赤泥作为添加剂用于减少氨及温室气体排放。