《Applied Soil Ecology》：Nitrogen dynamics and greenhouse gas emissions from soil amended with biobased fertilizers derived from fishery waste and by-products
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营养回收利用水产废弃物制备生物基肥料可形成循环经济路径，但其肥效及温室气体排放风险尚不明确。本研究通过120天土壤培养实验，系统评估了8种水产废弃物衍生生物基肥料（BBF）的氮矿化动态与温室气体排放特征，并与合成肥料（硝酸钙）及传统有机肥料（猪粪液与固态猪粪）进行对比。结果显示BBF的最大氮矿化率介于32.7%-68.4%，其中与难降解植物材料共处理的BBF氮释放率显著降低（19%-27.5%）。N?O排放占比最高达4.79%，且与BBF的C/N比呈负相关，而碳含量与总排放量正相关。GWP评估表明BBF的温室气体当量范围为0.96-13 kg CO?eq/kg?1 N，液态BBF因氮有效性高更易产生环境风险。研究证实水产BBF可作为合成肥料替代品，但需注意其温室气体排放特性。
Jingsi Zhang|?a?r? Akyol|Hongzhen Luo|Stefaan De Neve|Erik Meers
根特大学生物科学工程学院绿色化学与技术系生物资源回收实验室（Re-Source），比利时根特Coupure Links 653，9000
摘要
从渔业废弃物中回收营养物质为生产具有市场潜力的生物基肥料（BBFs）提供了一条循环路径。然而，关于这些BBFs的质量和安全评估，以及它们作为肥料的应用对全球变暖的影响，目前仍缺乏相关信息。本研究通过两个平行土壤培养实验，全面分析了源自渔业废弃物的BBFs的特性，并研究了其氮（N）动态（持续时间为120天）和温室气体（GHG）排放（持续时间为17天），同时将它们与合成肥料（硝酸钙）和传统有机肥料（猪粪产品：猪浆液和猪粪固体部分）进行了对比。六种主要来自渔业废弃物的BBFs的最大氮矿化率占总添加氮的32.7%-68.4%。考虑到这些材料中已存在的矿物氮，预测的应用后土壤中最大氮释放量在47.4%-73.5%之间。两种与难降解植物材料共同处理的BBFs表现出明显的氮矿化速率减缓，培养结束时总氮释放量仅达到19%和27.5%。氮氧化物（N?O）的最大排放量（4.79%的氮）出现在矿化率最高的BBF中，而其他BBF产品的排放量则在0.02%-1.80%之间。BBFs的碳氮比（C/N）与氮矿化和氮氧化物排放呈负相关，而氮含量与土壤中的矿物氮呈正相关，后者又与氮氧化物排放呈正相关。二氧化碳（CO?）和甲烷（CH?）的排放量与BBFs的碳氮比、溶解有机碳（DOC）和总碳含量呈正相关。全球变暖影响主要由氮氧化物排放驱动，测试条件下这些BBFs的应用后全球变暖潜力（GWP）为0.96-13千克二氧化碳当量每千克氮（kg CO? eq kg?1）。总体而言，结果表明，主要来自渔业废弃物的BBFs在氮供应方面具有替代合成肥料的潜力。然而，它们的GWP表明由于氮氧化物排放存在环境风险，尤其是对于氮可利用性高的液体BBFs而言。
引言
氮（N）被广泛认为是作物生长最受限的营养元素。随着对食物需求的增加，近年来氮肥的使用趋势也在上升。基于哈伯-博施工艺生产的合成氮肥能耗较高，消耗了全球1-2%的能源，并导致了1.4%的二氧化碳总排放（Kyriakou等人，2020年）。长期依赖合成氮肥，尤其是过量使用时，可能导致严重的环境问题，如土壤酸化、土壤有机质流失、土壤生物多样性变化以及通过淋溶和气体排放增加氮损失的风险（Yang等人，2018年；Betancur-Corredor等人，2023年；Gao和Cabrera Serrenho，2023年；Shrivastava等人，2023年；Han等人，2025年）。
有机肥料被视为比合成肥料更可持续的替代品，其中动物粪便是最典型的例子。然而，管理不善的粪便会导致大量的温室气体排放和营养物质流失，而且其使用常常受到法律限制（Saju等人，2023年）。通过从有机废弃物中定向回收营养物质生产的生物基肥料（BBFs）因其有效的营养供应和肥料效果而越来越受到重视（He等人，2022年；Fruscella等人，2023年；Huang等人，2024年；Zhao等人，2025年）。
鱼类加工废弃物和鱼泥是渔业产生的两大主要废弃物，被认为是生产肥料的潜在来源（Zhang等人，2023年）。鱼类加工废弃物包括鱼头、鱼骨和鱼内脏，而鱼泥则由鱼粪和未消耗的鱼饲料组成。随着欧盟2019/1009号《肥料产品法规》中关于可销售肥料产品成分类别的修订，动物副产品（包括渔业废弃物）和鱼泥成为BBF市场的潜在候选者。然而，关于这些废弃物衍生的BBFs的营养成分和污染物组成的不确定性仍令农民担忧，从而限制了它们的使用和更广泛的推广。
许多研究人员已将源自渔业废弃物的BBFs用作作物的营养来源。含有易利用氮和快速可利用有机氮的鱼泥消化物表现出与矿物肥料相当的氮肥效果，使大麦和燕麦的产量相似（Brod等人，2023年）。Zhao等人（2025年）通过部分用发酵鱼蛋白肥料替代合成肥料促进了竹子的生长，从而提高了茎秆产量。然而，目前尚缺乏关于不同类型源自各种渔业废弃物的BBFs的农艺和环境性能的全面研究。
与通常仅提供矿物氮的化学氮肥不同，源自渔业废弃物的BBFs主要提供有机氮。施肥后，有机氮会通过矿化过程转化为矿物氮。为了使氮释放与植物需求同步，了解这些BBFs的可预测氮矿化模式对于改善氮管理至关重要。在受控条件下进行的培养实验，结合氮矿化动力学模型，是评估添加了BBFs的土壤中氮释放和矿化速率的常用且经济有效的方法（De Neve等人，2017年；Geisseler等人，2021年；Luo等人，2021年）。尽管有机肥料为作物提供必需的营养物质并通常有助于土壤健康，但氮的输入可能是农业用地直接释放一氧化二氮（N?O）的主要来源，而一氧化二氮具有较高的全球变暖潜力（IPCC，2006年；Morugán-Coronado等人，2020年）。
本研究旨在通过受控实验室培养实验评估所选BBFs的农艺潜力，并评估其氮释放特性和相关的温室气体排放风险。具体目标包括：（i）对源自渔业废弃物的BBFs进行全面的质量和安全评估，包括营养成分和潜在污染物；（ii）通过量化随时间变化的氮释放和矿化模式来表征其氮动态；（iii）通过监测分解过程中的温室气体排放来评估其环境影响。研究假设：（i）主要源自渔业废弃物的BBFs所含的可矿化氮水平与合成肥料相当；（ii）氮矿化率较高的BBFs会导致更高的温室气体排放和更大的全球变暖潜力（GWP）。这些评估为确定渔业衍生BBFs作为农业系统中可持续营养来源的适用性提供了基础，并为扩大到田间评估前的初步步骤提供了依据。
部分内容摘录
生物基肥料的来源和特性
从欧洲六个代表性海域地区的六个试点设施收集了八种渔业废弃物产品，这些设施采用了不同的营养物质回收技术。表1总结了每个试点设施的输入原料材料、应用技术和最终肥料产品的特性。鱼类加工废弃物和鱼泥是生产BBFs的两种主要渔业废弃物。
确定了BBF产品的干物质（DM）含量
生物基肥料的特性
本研究中测试的八种BBFs含有大量的营养物质，包括主要大量营养元素N、P、K；次要大量营养元素Ca、Mg、Na、S；微量元素Cu和Zn，以及潜在的污染物，如重金属和病原体（见表2）。BBFs的总氮（TN）含量范围为1.89%-9.77%，其中最低值出现在与木颗粒共同处理的干燥鱼泥（FSW）中，最高值出现在鱼混合颗粒（FMP）中。碳氮比（C/N）
生物基肥料符合欧盟肥料产品法规
根据欧盟2019/1009号《肥料产品法规》，肥料应具有为植物或蘑菇提供营养的功能。有机肥料必须含有纯生物来源的有机碳和营养物质。固体有机肥料的质量至少需含15%的有机碳，而液体有机肥料则至少需含5%的有机碳。对于本研究中测试的源自渔业废弃物的BBFs而言，它们主要
结论
主要源自渔业废弃物的液体（NPKA、HYD、CNF）和固体（PF、FSP和FMP）生物基肥料（BBFs）具有作为有机或有机矿物肥料的巨大潜力，可以完全或部分替代合成肥料为作物提供氮。与植物材料共同处理的FSW和BP更有可能被用作土壤改良剂。由于这些BBFs含有多种营养物质，建议进一步研究其对植被的施肥效果。
CRediT作者贡献声明
Jingsi Zhang：撰写——初稿、可视化、方法论、研究、数据分析、数据整理。?a?r? Akyol：撰写——审阅与编辑、监督、项目管理、研究。Hongzhen Luo：撰写——审阅与编辑、监督。Stefaan De Neve：撰写——审阅与编辑、监督。Erik Meers：撰写——审阅与编辑、监督、资金筹集、概念构思。
资助
本研究得到了欧盟“地平线2020研究与创新计划”的财政支持，授予协议编号为101000402。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文报告的工作。
致谢
作者感谢Marie Soone、Tommy Olsen、Thea Filtvedt、Nagore Guerra Gorostegi、Joaquin Romero、Corinne Andreaola、Josué González Camejo和Laure Candy提供肥料产品。
