全球每年浪费的食物约为13亿吨，预计到2025年将增加53%（FAO，2011）。如果不加以适当管理，大量浪费的食物可能对环境产生负面影响。目前，全球约有97%的食物垃圾最终是通过填埋方式进行处理。填埋的食物废弃物分解，产生各种环境问题：如臭气的产生、渗滤液对地下浅水和深水的污染，以及甲烷排放等。对各种有机废物或食物进行厌氧消化可获得再生能源的同时生产富含营养物质的液体沼液和/或固体沼渣，还可以减轻填埋的负荷，进而从废物资源中回收养分。食物废弃物厌氧消化获取的沼液与合成氮相比具有一些优势，因为它含有植物可利用的必要的大量和微量营养元素。此外，沼液还含有其他有机元素，包括一些植物激素和/或其他不易识别的物质，对植物的生长发育产生了积极的影响。沼液中还含有大量的有机碳化合物，这可能在潜在的增加土壤碳平衡和作物产量方面发挥重要作用。此外，将食物废物厌氧消化回收营养物质，可减少矿物肥料的使用，从而在资源保护和土壤质量维持方面产生积极的影响。

本研究的目的是评价添加食物废弃物消化液与合成尿素硝酸铵溶液对植物生长、根际细菌群落组成和多样性的影响。土壤处理包括：未施加任何肥料的对照（CK），施加沼液（Diges_）以及尿素硝酸铵溶液（UAN_），其中沼液和尿素硝酸铵溶液均分别施加两个水平（25 kg N ha−1和50 kg N ha−1）。实验结果表明：尿素硝酸铵溶液和沼液均能显著提高黑麦草的生物量，且两者促生长效果相同（图1a和b）。沼液的施加可以提供可持续的养分供应，增加土壤有机碳。此外，添加50 kg N ha-1的沼液显著提高了AM真菌菌丝密度。与25 kg N ha-1尿素硝酸铵溶液相比，50 kg N ha-1尿素硝酸铵溶液在75天时显著降低了AM真菌菌丝密度（图1c和d）。

图1一年生黑麦草的地上生物量（a）、根系生物量（b）、AM真菌侵染率（c）和土壤菌丝长度（d）

随着时间的推移，沼液和尿素硝酸铵溶液显著改变细菌群落组成（图2）和OTU丰度，改变微生物C和N循环基因丰度，但是不同施氮量对根际细菌的多样性和组成影响不显著。沼液和尿素硝酸铵溶液对参与碳、氮循环的大部分功能基因的丰度有显著促进作用。

图2一年生黑麦草在出苗25 (a)，50 (b)和75 (c)天后根际土壤细菌群落组成的NMDS图

结构方程模型显示，沼液的施加量通过增加硝态氮含量显著的降低了C循环基因的多样性和细菌群落组成，但显著的增加了N循环基因多样性。此外，沼液的添加通过降低土壤pH间接的影响土壤C循环基因的群落组成。沼液添加量、细菌群落组成和C循环基因多样性对黑麦草生物量均有显著促进作用。虽然细菌多样性对黑麦草生物量没有显著的直接影响，但通过影响细菌群落组成间接影响黑麦草的生物量（图3）。食物废弃物厌氧发酵产生的沼液可以很容易地纳入农业生产实践中，而且与传统肥料相比，对土壤微生物群落多样性和功能的潜在影响较小。

图3采用结构方程模型评估沼液添加后土壤性质、AM真菌、细菌多样性和群落组成对一年生黑麦草生物量的影响

本研究来自兰州大学生命科学学院熊友才教授课题组，近期以“Nutrient recovery from anaerobic digestion of food waste: impacts of digestate on plant growth and rhizosphere bacterial community composition and potential function in ryegrass”在线发表在Biology and Fertility of Soils（IF = 5.521）（DOI: 10.1007/s00374-020-01477-6）。论文通讯作者为熊友才教授和西澳大学的Lynette K. Abbott教授。西澳大学陈应龙博士、Bede S. Mickan博士均参与了该研究。

论文链接：

https://doi.org/10.1007/s00374-020-01477-6