近日，中國水產(chǎn)科學研究院淡水池塘養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)境調控創(chuàng)新團隊在養(yǎng)殖尾水處理方面取得進展，相關研究論文“evaluating denitrification performance and microbial com-munities in sorghum stalk-based systems: Optimal conditions for nitrate removal”發(fā)表在《Agricultural Water Management》（JCR一區(qū)，IF=5.9），研究生王志龍為第一作者，龔望寶研究員為通訊作者。該研究得到國家重點研發(fā)計劃（2023YFD2400501）、中國水產(chǎn)科學研究院基本科研業(yè)務費（No.2023TD62）、國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術體系（CARS-45-21）以及集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘尾水處理關鍵技術研究與應用（502022017）項目的資助。
碳源是限制生物脫氮速率的關鍵因素之一。養(yǎng)殖尾水具有低碳氮比的特征，將農(nóng)業(yè)廢棄物作為養(yǎng)殖尾水生物脫氮的固相碳源，不僅經(jīng)濟環(huán)保高效，還可以實現(xiàn)農(nóng)業(yè)資源的循環(huán)利用。本研究基于“以廢治廢”的理念，以農(nóng)業(yè)廢棄物高粱秸稈為碳源，構建了人工濕地和高粱秸稈反硝化反應器（SS-DR），系統(tǒng)評估了溫度、水力停留時間（HRT）和進水硝酸鹽濃度（INC）對其脫氮性能的影響。研究揭示，溫度、HRT和INC是影響NO3−N去除率的關鍵因素。針對人工濕地系統(tǒng)而言，最適宜的溫度為30℃，在此溫度下，NO3−N和總氮的去除率分別為75.46 ± 6.77%和69.85 ± 6.06%。對于SS-DR，最佳HRT和INC分別為32小時和50 mg/L。在此條件下，NO3−N和總氮去除率分別達到95.71 ± 1.75%和 93.46 ± 1.36%，實現(xiàn)完全反硝化。高通量測序分析顯示，人工濕地中優(yōu)勢菌門包括Proteobacteria（變形菌門），Chloroflexi（綠彎菌門），F(xiàn)irmicutes（厚壁菌門），Acidobacteriota（酸桿菌門），Desulfobacterota（脫硫桿菌門），Nitrospirota（硝化螺旋菌門），Actinobacteriota（放線菌門）和Bacteroidota（擬桿菌門）。在屬水平層面，分析結果顯示變形菌門中的大多數(shù)菌屬為兼性厭氧或專性厭氧的反硝化細菌。擬桿菌門在生態(tài)系統(tǒng)的氮循環(huán)與能量轉化過程中扮演著關鍵角色，同時具備分解蛋白質、纖維素以及脂質等大分子有機物的能力。厚壁菌門參與了反硝化和纖維素的降解，這對農(nóng)業(yè)廢棄物具有水解和酸化作用。
該研究明確了利用高粱秸稈作為碳源進行水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水脫氮處理的最佳操作參數(shù)，為農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用和養(yǎng)殖尾水處理提供了重要的理論依據(jù)和技術參考。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.agwat.2025.109510
