随着全球水产养殖产业蓬勃发展，每年产生的大量牡蛎壳、部分海藻等生物质被随意丢弃，不仅造成资源浪费，更对海岸生态、土壤及水域环境构成多重压力。同时，作物土壤问题日益严重，盐渍化、酸化、土壤板结与重茬等障碍问题越来越多，影响了农业的可持续发展和农产品品质与安全。为破解这一难题，中国科学院烟台海岸带研究所冯大伟团队持续深耕海藻、贝壳等海洋生物质的资源化利用与土壤改良技术，创新有机-无机共堆肥策略，通过精准添加剂配伍与过程调控，在海藻、牡蛎壳两类核心海洋生物质的资源化转化上持续取得系列新进展，为海洋生态保护与农业可持续发展提供了更丰富的技术与产品方案。

针对海藻生物质资源化过程中腐殖化速度慢、碳氮易流失的痛点，团队提出磷酸盐与高碳锰铁颗粒（HCFMP）耦合添加策略，将其应用于海藻-玉米淀粉糖渣共堆肥体系。平行因子分析与紫外光谱表征显示，该耦合处理形成了“刺激-催化”协同机制：磷酸盐促进胞外聚合物（EPS）生成，为腐殖化提供充足前体物质；HCFMP 则利用其路易斯酸位点与催化氧化特性，加速前体聚合，从而同步提升腐殖化速率与程度（图1）。处理组胡敏酸/富里酸比率达4.38，较对照组提前14天达到成熟标准；同时氨排放减少48.6%，硝酸盐含量提升12%，实现了氮素保留与腐殖化效率的双重优化。值得关注的是，耦合处理后的堆肥产品仍保持海藻固有的植物刺激活性，种子发芽指数均超过101%，且可通过稀释调控有效控制盐分风险。这为将海藻生物质转化为高效生物刺激素类有机肥提供了可行路径，也为发酵型海藻饲料添加剂的研发提供了新方法。

图
1 磷酸盐与高碳锰铁颗粒促进堆肥机制

针对牡蛎壳高碱性、难降解、在土壤中作用迟缓的特性，团队构建了牡蛎-豆粕-玉米淀粉糖渣共堆肥体系，创新性引入硫酸镁（MS）和过磷酸钙（CS）作为矿物添加剂，系统提升了堆肥过程中的氮素保留率、腐殖化效率与最终肥效。研究证实，过磷酸钙通过中和牡蛎壳碱性、调节堆体pH至微生物适宜区间（6.5-8.0），显著促进了还原糖、氨基酸、多酚等腐殖质前体物质转化，最终堆肥产品中腐殖质含量达168.28 g/kg，胡敏酸含量136.83 g/kg，胡敏酸/富里酸比率高达4.35，均为各处理组最优。同时，过磷酸钙有效减少氮素流失，较对照组降幅达15.10%，盆栽试验中更使小白菜鲜重提升23.50%。而硫酸镁与过磷酸钙复合处理（MS+CS）则通过形成鸟粪石（MgNH₄PO₄・6H₂O）有效固定氮素，显著降低氨挥发损失。该过程需严格控制用量，以避免电导率过高影响堆肥成熟度。该技术不仅实现了牡蛎壳生物质的高效资源化，其堆肥产品更可有效改良酸性土壤，为沿海地区生物质废弃物处理与土壤生态修复提供了一条可行的双赢方案。

图2 硫酸镁（MS）和过磷酸钙（CS）对牡蛎壳有机无机共发酵过程的影响

该系列进展进一步丰富了海洋生物质资源化利用的技术工具箱，为不同类型海洋生物质的精准处理、土壤改良与绿色农业发展开辟了更多元的实现路径。相关研究成果已发表于Journal of Environmental Management和Journal of Environmental Chemical Engineering。研究工作得到国家自然科学基金委员会的支持。

文章链接：

1. Yinjie Cui, Dawei Feng*, Min Xie, Yuxue Zhang, Derui Wang. Phosphate-coupled high-carbon ferromanganese particles synergistically regulate co-composting of seaweed and corn starch residue: Improving nitrogen cycling and accelerating humification. Journal of Environmental Management, 2025, 381, 125352. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2025.125352

2. Min Xie, Yuxue Zhang, Derui Wang, Yang Zeng, Dawei Feng*. Impacts of magnesium sulfate and calcium superphosphate on nitrogen conservation, humification, and fertilizer effectiveness during corn starch residue-soybean meal-oyster shell co-composting. Journal of Environmental Chemical Engineering, 2026, 14, 120875. https://doi.org/10.1016/j.jece.2025.120875