嗜热复合菌对堆肥品质及微生物群落演替的影响

[目的]研究嗜热复合菌对畜禽粪污堆肥理化特性和腐熟度的影响,探讨嗜热菌影响堆肥过程的微生物机制.[方法]堆料由75％羊粪和25％养鸡发酵床垫料构成,初始原料C/N为28,堆料量1.2 t,高度70～90 cm,开放条垛式堆沤.处理组为堆肥添加0.1％嗜热菌B.fordii FJAT-51578和U.thermosphaericus FJAT-51579等比混合的发酵液,对照组为添加1％市售枯草芽孢杆菌堆肥菌剂(Bacillus subtilis).堆肥时间为2021年9月18日—10月14日,每两天检测1次温度.堆肥前15天,每两天进行一次翻抛,后期每5天进行一次翻抛,保持堆肥含水量50％～60％,直至高温期结束.在堆肥开始后第1、9和26天取堆肥样品,分析氮磷含量、硝化指数和种子发芽指数.结合扩增子测序,分析堆肥细菌群落结构变化,并揭示其主要环境影响因子.采用PICRUSt分析堆肥有效氮和有效磷代谢的微生物机制.[结果]嗜热复合菌添加促进堆肥硝化指数的降低和种子发芽指数的升高,促进堆肥腐熟;堆肥产物碱解氮和有效磷的含量分别比市售菌剂组高11.8％和7.7％.同时,嗜热复合菌的添加改变了细菌群落的分布,降低了堆肥细菌的多样性和丰富度,提高了糖单胞菌、链霉菌和嗜热葡萄孢菌等降解菌的丰度.RDA分析表明,pH和C/N是影响堆肥微生物群落多样性的主要因素,碱解氮与芽孢杆菌和糖单胞菌属丰度正相关,有效磷与嗜热裂孢菌、直丝菌属和马杜拉放线菌属丰度正相关.氮、磷代谢相关京都基因和基因组百科全书同源基因(KO)的PICRUSt分析显示,微生物氮磷循环相关KO的丰度随着堆肥进程均有所增加.添加嗜热菌剂提高了氨化、铵同化、硝酸盐同化、同化/异化硝酸盐还原等氮循环相关KO,及无机磷溶解、酸性磷酸酶和碱性磷酸酶等磷循环相关KO.[结论]在畜禽粪污堆肥中添加嗜热复合菌剂加快并延长了高温期,降低了C/N,提高了堆肥中碱解氮和有效磷含量,其中C/N、硝化指数和GI指数等指标在堆肥中期达腐熟程度标准,促进堆肥腐熟.堆肥中添加嗜热复合菌剂增加了细菌氮磷代谢相关KO的表达,提高了腐熟中期堆肥中嗜热菌的丰度和种类,碱解氮与芽孢杆菌和糖单胞菌属丰度呈正相关,有效磷与嗜热裂孢菌、直丝菌属和马杜拉放线菌属丰度正相关.因此,添加嗜热复合菌促进了堆肥有效氮磷的含量.