农业废弃物资源化利用是推动农业发展全面绿色转型的重要抓手。生物转化是农业废弃物主要处理方式，其主要途径是厌氧消化和好氧堆肥，但面临效率低和排放大的难题。申请人长期从事农业废弃物生物转化利用的基础研究应用，揭示了促进厌氧消化菌群协同代谢机制，发明了厌氧消化产气增效新技术；构建了农村沼气按需生产关键技术体系，实现了区域农业废弃物高效利用；解析了好氧堆肥碳氮快速腐殖减排机制，创制了好氧堆肥快速促腐新技术；突破了厌氧消化“产好气”、“用好气”与好氧堆肥“控好气”等产业技术瓶颈。成果为推进农业废弃物高效资源化利用、推动农业发展全面绿色转型提供了必要科技保障。成果与贡献包括：

1.揭示了促进厌氧消化菌群协同代谢机制，发明了厌氧消化产气增效新技术，破解“产好气”难题。

针对厌氧消化菌群协同机制不清导致厌氧消化效率低问题，发现生物炭通过富集互营细菌和甲烷袋状菌属建立直接种间电子传递体系，通过生物炭表面芳香官能团以电子跳跃方式进行微生物质之间直接种间电子传递，揭示了生物炭调控厌氧菌群协同代谢增效机制；阐明温度对厌氧产甲烷菌群代谢途径变化的影响为高温条件下以厌氧乙酰辅酶A和氢营养型产甲烷为主，中温条件下以乙酸营养型和甲基营养型产甲烷为主；发明了基于羰基铁的厌氧消化产气增效技术，有效提高了产气量和甲烷含量；与市场主流技术相比：处理负荷提升50%，产气效率提升20%，沼气甲烷含量提升5%。专利授权许可给北京时代桃源环境科技股份有限公司，应用于湖北荆州、河北唐山与湖南长沙等6地农业废弃物厌氧处理工程。

2.构建了农村沼气按需生产关键技术体系，实现了区域农业废弃物高效利用，破解“用好气”难题。

针对村级沼气供需错位与利用低效问题，研发了秸秆与畜禽粪污共压缩成型技术，解决了冬季产沼气原料不足的问题，保障了全年稳定供气；创新了村级沼气高效生产工艺，反应器径高比为3:1，总固体含量10%，渗滤液回流比25%；集成创建了分散式农业废弃物能源化利用关键技术体系，减少了污染物流失量；与市场主流技术相比：原料物流成本降低10%，存量沼气池/工程产气率提升10%-20%，运行投入经济成本降低20%-30%，运行收益提升20%，实现了从春夏秋三季用气供给到周年足额用气覆盖，且全过程温室气体排放减少30%。该技术入选了2021年农业农村部主推技术，在四川、贵州、云南等10个省市示范应用。

3.解析了好氧堆肥碳氮快速腐殖减排机制，创制了好氧堆肥快速促腐新技术，破解“控好气”难题。

针对碳氮转化调控机制不清导致的氨气和温室气体排放高问题，发现矿物材料提升ABC转运蛋白和转运体环境信息过程，促进有机质、脂肪族碳、酪氨酸和色氨酸降解，加速腐植酸、芳香族化合物、腐殖质样物质形成，揭示了加速碳源腐殖化机制；发明了基于磁铁微粒强化堆肥过程中碳氮转化节点技术，通过强化铁还原型微生物代谢促进堆肥快速腐熟；建立了畜禽粪便避雨堆贮技术体系，有效降低氨气和温室气体排放；与市场主流技术相比：腐熟周期缩短5-7天，氨氮减排40%以上，温室气体减排20%。该技术入选了2023年农业农村部主推技术，技术示范覆盖山东、河南、河北等9个畜牧业大省。

基于上述成果，申请人以第一/通讯（含共同）作者在Renew. Sust. Energ. Rev. （IF5-year:16.9），Bioresour. Technol.（IF5-year:9.4，农业工程学科第1）等JCR一区杂志发表SCI论文50篇、其中25篇IF5-year>10，单篇最高16.9，H指数40；第一完成人获得中国发明专利授权6件（授权许可1件，55万元）、荷兰专利2件、美国1件；前5完成人参与制定《密集养殖区畜禽粪便收集站建设技术规范》等农业行业标准4项（第2、3、4、5各1项）；第3完成人获中国农业科学院杰出科技成果创新奖1项；受邀担任Biofuel Res. J.（IF5-year:10.0）Managing Editor（唯一）、Energy, Ecol. Environ.（IF5-year:3.5）编委、Biochar（IF5-year:14.4）等3个国际期刊青年编委。

成果得到学术同行认可：Renew. Sust. Energ. Rev.（IF5-year:16.9）编委、比利时鲁汶大学Lise Appels教授高度肯定申请人有关“生物炭在厌氧消化菌群协同代谢中加速电子转移”的研究结论；全球高被引学者香港城市大学Duu-Jong Lee教授认为申请人阐明了“生物炭提高氮素贮存降低氨气和氧化亚氮排放的机制”；得到世界厌氧领域知名专家、全球高被引学者丹麦技术大学Irini Angelidaki教授邀请，撰写观点性综述（Renew. Sust. Energ. Rev, 2021, 151, 111635）；受邀在“Nexus Summit 2024: Sustainability in a Changing World”等国内外学术会议做大会/专题报告6次并担任专题主持人3次；兼任中国沼气学会理事，北京农业工程学会理事，中国土壤学会青年工作委员会委员，中国植物营养与肥料学会青年工作委员会委员；先后入选中国农业科学院“农科英才”青年英才，北京市科协青年人才托举工程。

工作得到行业部门肯定：获聘国家现代农业产业技术体系岗位科学家，并深度参与农业农村领域“双碳”和农业绿色发展决策支撑工作，作为主要完成人起草的《关于我国农业甲烷减排和利用有关情况的报告》《关于农作物秸秆综合利用有关情况的报告》《农业农村部关于加快推进农业绿色低碳发展有关情况的报告》等6份研究报告获得国家领导人肯定性批示；受邀担任了农业农村部秸秆综合利用专家指导组成员，农业农村部农村沼气安全生产专家指导组成员，生态环境部农业农村部农业面源污染治理与监督指导专家。