維生素C(VC)是人體必需的一種具抗氧化活性的維生素,廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、飼料和化妝品等領(lǐng)域,需求量巨大。我國是VC的唯一生產(chǎn)國,年產(chǎn)量約15-18萬噸。但是,VC兩步生物發(fā)酵工藝排放兩種大宗工業(yè)發(fā)酵廢液,即古龍酸母液(RAE)和芽孢桿菌濃縮液(CBS)。每生產(chǎn)1噸VC,分別排放0.4噸RAE和1.0噸CBS。因為這兩種廢液COD值極高(3-60萬mg/L)而難以進(jìn)行污水處理,成為當(dāng)前制約我國VC企業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展的環(huán)?!翱ú弊印彪y題,亟需開發(fā)其資源化利用新技術(shù)。
為了探究RAE和CBS應(yīng)用于農(nóng)業(yè)肥料領(lǐng)域的可行性,中國科學(xué)院沈陽生態(tài)應(yīng)用研究所環(huán)境微生物組開展了RAE和CBS對植物生長、土壤速效養(yǎng)分、土壤菌群結(jié)構(gòu)與功能的影響,并闡述了內(nèi)在作用途徑與機(jī)制。結(jié)果表明:RAE和CBS均能夠有效促進(jìn)小白菜的生長,而且RAE和CBS聯(lián)合施用效果最好,使小白菜生物量增長55.82%,VC含量增長265.01%。添加了RAE和CBS處理組的土壤速效養(yǎng)分含量獲得顯著提高。土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和功能的分析結(jié)果表明,RAE-CBS處理組土壤中鞘氨醇單胞菌和根瘤菌的豐度顯著升高,進(jìn)而對芳香族化合物的水解和固氮過程產(chǎn)生有利影響。相關(guān)性分析結(jié)果表明,RAE主要影響植物VC合成功能基因的豐度,CBS則對土壤菌群結(jié)構(gòu)和功能的變化有較大影響,RAE和CBS在植物生長、土壤肥力和細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)方面存在協(xié)同作用。這些研究結(jié)果為RAE和CBS在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)資源化利用提供了重要的理論依據(jù)。
上述研究結(jié)果以“Potential utilization of vitamin C industrial effluents in agriculture: Soil fertility and bacterial community composition”為題發(fā)表在Science of the Total Environment(IF=10.753)期刊上。環(huán)境微生物課題組博士生王冰為文章第一作者,徐慧研究員為通訊作者。該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃(2020YFA0907800)和沈陽市科技計劃項目(20-203-5-48)的資助。

圖1 RAE和CBS具有在農(nóng)業(yè)肥料領(lǐng)域資源化利用的潛力

圖2 RAE和CBS對作物產(chǎn)量和VC含量、土壤細(xì)菌群落的影響




