武鳳霞,王小雪,肖強,張淑彬,劉建斌*

不同投料方式對尾菜堆肥效果的影響

武鳳霞1,王小雪2,肖強1,張淑彬1,劉建斌1*

1. 北京市農(nóng)林科學院植物營養(yǎng)與資源環(huán)境研究所, 北京 100097 2. 長江大學 園藝園林學院, 湖北 武漢 434023

為明確基于太陽能堆肥滾筒設(shè)備就地處理尾菜投料方式對尾菜處理效果的影響，本研究對單次投料和連續(xù)投料2種投料方式下，尾菜堆肥物料的溫度、理化性質(zhì)、無害化指標及微生物多樣性的差異進行了分析，結(jié)果表明適量連續(xù)投加尾菜不會影響堆肥系統(tǒng)的溫度趨勢，且有利于維持堆肥體系高溫期，2個處理平均減量率均≥80%，但存在顯著差異；2個處理有機碳、全氮變化整體呈下降趨勢，全鉀、全磷均呈上升趨勢；連續(xù)投料（T2）處理受添加尾菜的影響，水分、pH、EC、GI變化趨勢與單次投料處理（T1）不同；微生物多樣性分析結(jié)果顯示2個處理堆肥過程中典型發(fā)酵階段中細菌、真菌的多樣性存在一定差異，高溫初期單次投料處理（T1）細菌以棒狀桿菌、芽孢桿菌、假諾卡氏菌，真菌以酵母菌、毛殼菌、絲胞酵母相對豐度居前3，連續(xù)投料處理（T2）細菌以棒狀桿菌、黃桿菌、芽孢桿菌、真菌以酵母菌、曲霉菌、肉座菌相對豐度居前3；降溫期單次投料處理（T）細菌以芽孢桿菌、擬諾卡菌、消化鏈球菌、真菌以酵母菌、毛殼菌、小囊菌為優(yōu)勢菌群，連續(xù)投料處理（T2）細菌以芽孢桿菌、擬諾卡菌、高溫單胞菌、真菌以酵母菌、小囊菌、曲霉菌為優(yōu)勢菌群；降溫期2個處理的細菌菌群均表現(xiàn)在代謝功能通路最為豐富，對碳水化合物、氨基酸代謝及外源物質(zhì)降解和代謝功能突出。通過結(jié)果分析基于太陽能堆肥滾筒設(shè)備連續(xù)投加尾菜對堆肥過程部分指標有一定影響，但對發(fā)酵終點物料無害化影響不顯著。

投料方式; 尾菜; 堆肥

伴隨著城市化的快速推進，我國都市農(nóng)業(yè)向著智能化、高效化、規(guī)?；w速發(fā)展，蔬菜種植面積也不斷擴大，有效地解決了城鎮(zhèn)居民的菜籃子問題。據(jù)國家統(tǒng)計局公布數(shù)據(jù)顯示2020年國內(nèi)蔬菜種植面積為2148.55×104hm2，蔬菜產(chǎn)量達到74912.90×104t[1]。同時，蔬菜管理及收獲后殘留在田間的葉片及秸稈等尾菜的產(chǎn)量也與日俱增，初步測算每667 m2蔬菜大棚年產(chǎn)廢棄物（莖稈、爛果）3 t左右[2]。大量尾菜廢棄物隨意堆積、亂倒、填埋等現(xiàn)有處理方式導(dǎo)致了周邊生態(tài)環(huán)境受到嚴重污染和病蟲害滋生，成為限制蔬菜產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的因素之一[3]。目前國內(nèi)外關(guān)于尾菜資源化處理的研究已頗有成果，主要集中在厭氧發(fā)酵甲烷、發(fā)酵飼料化和發(fā)酵肥料或基質(zhì)化等[4]，但這些尾菜資源化處理技術(shù)基本都基于尾菜的集中處理，由于尾菜的產(chǎn)生存在生長季節(jié)的特點，在資源化利用的過程中存在非持續(xù)性和供給不均一的特點，增大了運輸?shù)韧度氤杀荆拗屏讼嚓P(guān)資源化利用產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，是目前尾菜資源化、無害化處理率低的主要原因，因此針對尾菜的特性，探索新的原位處理尾菜的技術(shù)模式，提高尾菜資源化利用率，是促進蔬菜產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的途徑之一[5]。本研究針對溫室大棚蔬菜生產(chǎn)管理環(huán)節(jié)尾菜產(chǎn)生分散、非持續(xù)性的特點，利用課題組設(shè)計制造的太陽能堆肥滾筒設(shè)備，研究連續(xù)投加模式對尾菜無害化的影響，探索基于太陽能堆肥滾筒設(shè)備原位處理尾菜的技術(shù)模式，以期為尾菜原位處理技術(shù)提供科學支撐。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

本實驗以蘑菇渣為堆肥發(fā)酵輔料，芹菜、番茄、黃瓜打岔枝條等尾菜為原料，主要堆肥原材料性質(zhì)見表1。

表 1 堆肥原料理化性質(zhì)

1.2 堆肥裝置

本實驗堆肥裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示，該設(shè)備由太陽能作為能源實現(xiàn)堆肥過程翻堆倒料、補料出料。

1：太陽能充電板；2：電機；3：控制機柜；4：六邊形箱體；5：氧氣濃度傳感器；6：溫濕度傳感器；7：箱體門開關(guān)鎖；8：結(jié)構(gòu)支架；9：移動式肥料箱

1.3 實驗方法

試驗于2020年3月11日至4月10日在北京市農(nóng)林科學院溫室外進行，實驗設(shè)2個處理，處理1（DC）為單次投加尾菜處理模式，物料配比為：蘑菇渣28 kg，鋸末5 kg，粉碎至1-2 cm的芹菜尾菜17 kg，設(shè)3個重復(fù)；處理2（LX）為連續(xù)投加尾菜處理模式，原始物料配比同處理1，后期投加尾菜種類主要有芹菜、番茄、黃瓜打岔枝葉等，第二次投加尾菜于堆體溫度≥50 ℃后，之后每天投加，堆體溫度≤50 ℃后停止投放尾菜，設(shè)3個重復(fù)。

1.4 樣品采集及理化指標測定

每24 h利用溫度計選距離堆體表面10 cm處多次測定堆體溫度；分別在堆肥4、6、8、10、12、14、16、18 d采用四分法采樣。理化指標測定樣品風干處理，其中有機質(zhì)采用重鉻酸鉀容量外加熱法，全氮采用H2SO4-H2O2消煮半微量凱氏定氮法、全磷采用H2SO4-H2O2消煮釩鉬黃比色法，總鉀采用H2SO4-H2O2消煮火焰光度計法測定。

1.5 堆肥生物多樣性測定

根據(jù)堆肥過程的溫度變化情況，選取3個典型發(fā)酵階段的堆肥物料樣品，分別為第1 d（初期，樣品編號YL）、第6 d（高溫期，樣品編號處理DC1、處理LX1）、第16 d降溫期（樣品編號處理DC2、處理LX2），由上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司采用高通量測序方法對堆肥樣品中的微生物多樣性測試分析。使用通用引物338F和806R對樣品中細菌的16srRNA的V3～V4區(qū)域進行擴增，使用引物528F和706R對樣品中真菌的18srRNA的V3～V4區(qū)域進行擴增，得到PCR擴增產(chǎn)物采用Illumina MiSeq/NovaSeq平臺對其進行雙端測序。對測序結(jié)果進行過濾處理，得到優(yōu)化序列，進行去嵌合體處理后將序列在97%的相似水平上進行OTU聚類，利用R語言分析樣品在不同分類水平上的群落組成及相對豐度[6]。

1.6 數(shù)據(jù)處理

通過Microsoft Excel for Windonws 2010軟件進行分析和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同堆肥處理溫度及減量率

溫度是堆肥過程的重要指標之一，是反映堆肥進程及物料腐熟程度的主要參數(shù)，影響堆肥過程中微生物群落結(jié)構(gòu)和組成[7]?；诙逊蕽L筒設(shè)備的不同投料方式處理之間溫度的變化趨勢基本一致，都是在第3 d堆體溫度超過50 ℃。如圖2所示，一次性投料T1處理（DC）發(fā)酵16 d，45 ℃以上連續(xù)維持6 d，多次投料T2處理（LX）發(fā)酵23 d，45 ℃以上維持19 d，說明連續(xù)適量投料不會影響堆肥系統(tǒng)的溫度趨勢，而且有利于堆肥系統(tǒng)高溫期維持。

圖 2 堆肥過程溫度變化規(guī)律

T1、T2處理堆肥發(fā)酵結(jié)束物料平均重量分別為35.4 kg、44.97 kg，忽略蘑菇渣和鋸末降解及含水量，T1、T2處理尾菜減量率分別為86.35%、81.36%，減量率存在顯著差異，如表2所示。

表 2 不同處理堆肥過程及減量率

2.2 不同處理堆肥物料理化指標的動態(tài)變化

不同處理堆肥物料的理化性質(zhì)如圖3所示，T1處理的有機碳呈現(xiàn)持續(xù)下降的趨勢，這與已發(fā)表的研究結(jié)果一致，碳損失率約為19%[8]，T2處理受連續(xù)投加新尾菜的影響，有機碳含量呈波動變化趨勢，總體趨勢略有下降。T1、T2處理的全氮含量變化趨勢與同類研究結(jié)果基本一致，均總體呈現(xiàn)下降趨勢，堆肥前期微生物快速降解含氮物質(zhì)，釋放NH3引起堆體全氮含量下降，但由于本實驗用設(shè)備在翻堆倒料過程為密封狀態(tài)，NH3排放量較低，所以兩處理堆體發(fā)酵前后全氮損失率較低。兩個處理的全鉀含量均隨著發(fā)酵進程略有增加，其中T2處理受投加新尾菜的影響，含量持續(xù)增加，可能因為續(xù)投尾菜以富含鉀元素的番茄葉為主，為堆肥體系帶入較多的鉀；T1處理全磷含量發(fā)酵前后略有增加，可能與堆體水分含量降低有關(guān)，T2處理全磷含量均隨著發(fā)酵進程略有增加，除物料含水率降低引起之外，續(xù)投尾菜帶入發(fā)酵體系也是原因之一。從物料基礎(chǔ)理化指標結(jié)果分析，基于太陽能堆肥滾筒的尾菜發(fā)酵模式，多次少量投料模式與一次性投料發(fā)酵均符合堆肥規(guī)律，而且由于該滾筒在翻堆倒料過程是密閉狀態(tài)，可有效減少NH3的排放量。

2.3 不同處理堆肥物料無害化指標動態(tài)變化

不同處理堆肥物料無害化指標動態(tài)變化情況如圖4所示，T1處理的水分呈現(xiàn)持續(xù)下降的趨勢，從發(fā)酵起始60%水分含量至發(fā)酵結(jié)束時物料含水率為43%；T2處理含水率由于受連續(xù)投料的影響，含水率波動較大，初始含水率為64%，發(fā)酵結(jié)束時含水率為44.5%。T1和T2處理pH的變化趨勢基本一致，均呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢，但變化幅度不大，發(fā)酵前期pH降低可能是因為堆肥微生物發(fā)酵尾菜產(chǎn)生了有機酸，隨著堆體溫度的升高，物料中的氮逐步礦化產(chǎn)生部分銨離子，pH逐漸呈升高趨勢。EC值是評價堆肥質(zhì)量的指標之一，T1和T2處理EC值變化趨勢不同，T1處理呈現(xiàn)先升高后降低最后平穩(wěn)的趨勢，發(fā)酵前期EC值升高可能是由于微生物代謝活動從有機物中釋放出大量可溶性鹽，使得堆肥EC值升高，而后期隨著堆肥進程，各種離子又在微生物的作用下逐漸形成穩(wěn)定的腐殖質(zhì)，堆體的EC值降低并趨于穩(wěn)定；T2處理EC值的變化受持續(xù)投料的變化趨勢不規(guī)律，但總體呈下降趨勢，兩處理終產(chǎn)物EC值均≤2 ms/cm，說明兩種投料方式的堆肥終產(chǎn)物均不會對植物造成傷害，不影響堆肥質(zhì)量[9]。通常用GI來評估堆肥的植物毒性，已有研究表明堆肥物料的GI≥80%，即可表明有機物料達到腐熟，對種子無毒害[10]。如圖所示4(d)，T1處理的GI隨著發(fā)酵時間延長基本呈上升趨勢，在發(fā)酵第10 d的時候GI值接近80%，14 d的時候達到105%；T2處理發(fā)酵前期GI值受新料添加影響波動較大基本低于50%，但隨著發(fā)酵高溫持續(xù)維持，物料GI值也逐步升高，至發(fā)酵終點GI值>80%，說明利用太陽能堆肥滾筒連續(xù)投加尾菜發(fā)酵模式不影響物料的腐熟度，發(fā)酵終產(chǎn)物對種子基本無毒害。總體評價，基于太陽能堆肥滾筒的尾菜發(fā)酵模式，多次投料模式與一次性投料比較，投料方式對發(fā)酵終產(chǎn)物的水分、pH值、EC值、GI影響均不顯著。

2.4 不同處理堆肥樣品微生物多樣性分析

堆肥過程一般分為4個時期：初期、嗜溫期、嗜熱期、降溫期，每個時期都有相應(yīng)特定的細菌和真菌菌群，且不同時期的功能微生物種群組成與結(jié)構(gòu)差異較大[11,12]。不同發(fā)酵階段的微生物相互協(xié)同，引起堆肥環(huán)境理化性質(zhì)和微生物演化，完成堆肥基質(zhì)的降解發(fā)酵[13]。

2.4.1 Alpha多樣性分析Alpha多樣性用于分析樣品在均勻生境下物種豐富度和多樣性。一般以Chao 指數(shù)表征群落豐富度，以Shannon和Simpson指數(shù)表征群落多樣性，2組不同處理樣品的Alpha多樣性分析結(jié)果如表3所示。

表 3 不同處理堆肥典型發(fā)酵階段Alhpa多樣性指數(shù)表

由表3可知，不同處理堆體中的物種豐富度均隨堆肥過程呈現(xiàn)升高的趨勢，發(fā)酵初期堆肥原料真菌、細菌的Chao指數(shù)分別為77.13、266.17，進入高溫期后，2組處理堆體真菌、細菌Chao指數(shù)分別達到115.29、389.13，134.16、482.16，說明堆體物料經(jīng)過中溫期嗜溫微生物大量繁殖后至高溫期，堆體中的微生物群落豐富度大幅提高，且連續(xù)投加尾菜處理（LX）堆體真菌、細菌Chao指數(shù)較單次投加處理高；降溫期2組處理堆體中真菌、細菌Chao指數(shù)升至213.18、535.88、177.66、530.75，說明經(jīng)歷高溫期后，隨著溫度下降堆體中嗜熱、嗜溫微生物大量繁殖，堆體中的物種豐富度和多樣性進一步提高，且不同處理真菌、細菌的Chao指數(shù)差異減小，物種豐富度趨于一致。

Simpson指數(shù)和Shannon指數(shù)主要表征樣品的群落多樣性，Simpson指數(shù)值越大，說明群落多樣性越低。Shannon值越大，說明群落多樣性越高，樣本均一性越好。由表3可知，單次投加處理（DC）堆體真菌、細菌Simpson指數(shù)分別由0.84、0.21降低至0.22、0.019，Shannon指數(shù)分別由0.42、2.46升高至2.52、4.60。連續(xù)投加尾菜（LX）的處理堆體真菌、細菌Simpson指數(shù)分別由0.84、0.21降低至0.24、0.03，Shannon指數(shù)分別由0.42、2.46升高至2.33、4.43，說明不同處理堆體中的物種多樣性和均一性均隨著堆肥進程逐步提高。

2.4.2 Beta多樣性分析 Beta多樣性分析通過對不同生境或微生物群落間的物種多樣性進行組間比較分析，探索不同分組樣本間群落組成的相似性或差異性。2處理不同發(fā)酵階段樣本的細菌和真菌Beta多樣性如圖5所示。由圖5a可知，LX1、DC1聚為一組，LX2聚為一組，DC2聚為一組。由圖5b可知，LX1、DC1聚為一組，LX2、DC2的6個樣本點位分布相對較分散。Beta多樣性分析結(jié)果表明，對于堆肥過程中的細菌，2組不同處理高溫初期細菌組成結(jié)構(gòu)類似，隨著發(fā)酵進行，降溫期不同處理細菌組成結(jié)構(gòu)出現(xiàn)顯著不同，明顯分為2組。堆肥過程中的真菌在高溫初期組成結(jié)構(gòu)類似，但是在發(fā)酵降溫期真菌組成結(jié)構(gòu)出現(xiàn)顯著不同，且同一處理差異也較大，有可能是由于發(fā)酵后期以絲狀真菌為主，物料易結(jié)塊，均勻度欠佳，取樣存在一定誤差。

圖 5 不同處理堆肥不同發(fā)酵階段Beta多樣性(a細菌、b真菌)

2.5 2處理不同發(fā)酵階段物料微生物OUT聚類分析

為了了解2處理不同發(fā)酵階段物種的變化情況，對2處理典型發(fā)酵階段的微生物進行OTU聚類分析，結(jié)果見圖6。2處理整個發(fā)酵階段細菌共有的OTUs為140個，真菌共有的OTUs為56個，表明在堆肥過程中有部分細菌和真菌適溫范圍較廣，一直保持存活狀態(tài)。原料中細菌OUT數(shù)為297個，真菌OUT數(shù)為86個，在高溫初期單次投料處理（DC）的細菌OTU數(shù)達到441個，真菌的OTU數(shù)達到160個，多次投料處理（LX）的細菌OTU數(shù)達到524個，真菌的OTU數(shù)達到167個，說明隨著發(fā)酵進行2處理的細菌、真菌豐富度均增加，而且多次投料處理（LX）較DC處理真菌、細菌豐富度增加更高。降溫階段單次投料處理（DC）的細菌OTU數(shù)增加至588個，真菌的OTU數(shù)增加至302個，多次投料處理（LX）的細菌OTU數(shù)達到549個，真菌的OTU數(shù)達到250個，說明發(fā)酵降溫期，單次投料處理（DC）的真、細菌豐富度較多次投料處理（LX）更高。微生物的OTU數(shù)變化表明，不同堆肥處理系統(tǒng)中細菌、真菌的種類均隨堆肥進程大量增多，且不同發(fā)酵階段連續(xù)投料處理（LX）的細菌OUT數(shù)均高于單次投料處理，2個處理真菌OUT數(shù)在高溫初期基本持平，但在發(fā)酵降溫期單次投料（DC）的真菌OUT數(shù)明顯高于連續(xù)投料處理（LX），推測持續(xù)投加尾菜新料可能會造成某一類真菌的積累，有可能會影響發(fā)酵效果，因此有必要對該發(fā)酵體系下最大投料量進行深入研究。

圖 6 不同處理堆肥不同發(fā)酵階段物料微生物OUT聚類分析(a細菌、b真菌)

2.6 微生物群落結(jié)構(gòu)變化

2.6.1 細菌群落結(jié)構(gòu)變化與優(yōu)勢菌群 2處理典型發(fā)酵階段在屬水平上的細菌群落結(jié)構(gòu)如圖8所示。由圖7可知，原料中棒狀桿菌、腸球菌科、氣球菌科相對豐度占比居前3位，分別占比48%、17%、13%。高溫初期，不同處理間的細菌OTU數(shù)大幅度上升，不同處理下堆體的細菌種類顯著提高，單次投料處理（DC）棒狀桿菌相對豐度降低至22 %、芽孢桿菌、假諾卡氏科、微球菌科相對豐度分別占比19%、12%、9%。連續(xù)投料處理（LX）物料中棒狀桿菌相對豐度降低至12%，黃桿菌、芽孢桿菌、鞘脂桿菌豐度分別提升至11%、10%、10%降溫期不同處理物料的細菌OTU數(shù)繼續(xù)增大，2處理菌群的相對豐度分布趨于均勻，單次投料處理（DC）中的棒狀桿菌相對豐度約1%，未知菌增加至7%，已知菌中芽孢桿菌、擬諾卡菌、消化鏈球菌相對豐度分別提高至17%、6%、5%。連續(xù)投料處理（LX）中棒狀桿菌相對豐度不足1%，未知菌豐度增加至10%，已知菌中優(yōu)勢菌群芽孢桿菌、擬諾卡菌、高溫單胞菌相對豐度分別提高至13%、7%、5%。

圖 7 不同處理不同發(fā)酵階段物料細菌群落結(jié)構(gòu)變化與優(yōu)勢菌群

2.6.2 真菌群落結(jié)構(gòu)變化與優(yōu)勢菌群 2處理典型發(fā)酵階段在屬水平上的真菌群落結(jié)構(gòu)如圖8所示。由圖8可知，原料中優(yōu)勢菌單一，酵母菌相對豐度占比92%。高溫初期，2處理間的真菌OTU數(shù)迅速增加，2處理物料的真菌種類顯著提高，但優(yōu)勢菌仍以酵母菌為主，單次投料處理（DC）酵母菌相對豐度降低至85%、毛殼菌、絲胞酵母、曲霉菌相對豐度分別占比4%、2%、1%。連續(xù)投料處理（LX）物料中酵母菌相對豐度降低至77%，曲霉菌、肉座菌、小囊菌豐度分別提升至4%、3%、13%。降溫期不同處理物料的真菌OTU數(shù)增加不明顯，單次投料處理（DC）中的酵母菌相對豐度約45%，未知菌增加至3%，已知菌中毛殼菌、小囊菌、曲霉菌相對豐度分別占比13%、11%、8%。連續(xù)投料處理中酵母菌處理相對豐度約45%，未知菌豐度增加至2%，已知菌中優(yōu)勢菌小囊菌、曲霉菌、毛殼菌相對豐度分別提高至12%、9%、5%。

圖 8 不同處理不同發(fā)酵階段物料真菌群落結(jié)構(gòu)變化與優(yōu)勢菌群

2.7 堆肥過程微生物菌群代謝功能通路分析

多樣性分析可以揭示不同階段堆肥物料中微生物群落的演替規(guī)律，但無法揭示菌群在堆肥過程中起到的作用及功能，KEGG PATHWAY數(shù)據(jù)庫包括各種代謝通路、合成通路、膜轉(zhuǎn)運、信號傳遞、細胞周期以及疾病相關(guān)通路等，可用于預(yù)測樣本中微生物菌群的代謝功能通路，分析菌群的代謝功能[6]。本實驗選取高溫初期微生物樣品（DC1、LX1）運用KEGG數(shù)據(jù)庫對微生物菌群的代謝功能通路進行統(tǒng)計分析，進而解釋菌群在堆肥發(fā)酵過程中起到的作用，結(jié)果如表4所示。

表 4 堆肥過程細菌菌群KEGG部分代謝功能通路分析

由表4可知，2種處理工藝的堆肥過程中細菌菌群均在代謝上的通路統(tǒng)計最為豐富。其中，菌群主要對碳水化合物代謝、氨基酸代謝以及輔酶因子和維生素代謝有著較強的表達能力，說明細菌菌群在堆肥過程中對物料中有機物有著充分的利用。此外，細菌菌群對外源物質(zhì)降解和代謝、聚糖生物合成和代謝也表現(xiàn)出較強的降解能力，推測堆肥物料中的大分子物質(zhì)如纖維素、淀粉等被微生物利用，降解形成了多糖等代謝產(chǎn)物。

3 結(jié)論

本文探究了基于課題組設(shè)計制造的太陽能驅(qū)動堆肥滾筒原位處理尾菜的2種處理工藝對尾菜無害化的影響，通過堆肥過程理化指標監(jiān)測、堆肥物料理化性質(zhì)檢測及16srDNA高通量測序技術(shù)對堆肥過程各典型發(fā)酵階段中的微生物多樣性進行測試和分析，得到如下結(jié)論：（1）2種處理工藝物料發(fā)酵溫度趨勢基本一致，第3 d堆體溫度≥50 ℃，一次性投料處理發(fā)酵16 d，45 ℃以上連續(xù)維持6 d，多次投料處理發(fā)酵23 d，45 ℃以上維持19 d，連續(xù)適量添加尾菜基本不影響堆肥系統(tǒng)溫度維持，且有利于高溫期維持延長。發(fā)酵結(jié)束2種工藝的尾菜減量率均≥80%；（2）發(fā)酵物料理化性質(zhì)和無害化指標檢測結(jié)果顯示，基于太陽能驅(qū)動堆肥設(shè)備處理尾菜的堆肥過程，物料碳、氮、磷、鉀營養(yǎng)成分變化趨勢及發(fā)酵終產(chǎn)物無害化指標與常規(guī)堆肥基本一致，連續(xù)適量添加尾菜處理工藝基本可以達到尾菜無害化減量處理的要求。（3）2種處理工藝發(fā)酵物料中的微生物多樣性和均一性隨堆肥進程變化顯著，各典型發(fā)酵階段的優(yōu)勢菌群存在差異。（4）2種處理工藝發(fā)酵物料中細菌、真菌的種類均隨堆肥進程大量增多，且不同發(fā)酵階段連續(xù)投料處理（LX）的細菌OUT數(shù)均高于單次投料處理，2個處理真菌OUT數(shù)在高溫初期基本持平，但在發(fā)酵降溫期單次投料（DC）的真菌OUT數(shù)明顯高于連續(xù)投料處理（LX），推測持續(xù)投加尾菜新料可能會造成某一類真菌的積累。（5）2種處理工藝下發(fā)酵典型階段物料細菌群落變化與優(yōu)勢菌群差異較大，真菌優(yōu)勢群落及演變差異不明顯。發(fā)酵初期（原料）細菌中棒狀桿菌、腸球菌科、氣球菌科相對豐度占比居前3位。發(fā)酵高溫初期，單次投料（DC）處理中芽孢桿菌、假諾卡氏科、微球菌科相對豐度提高，連續(xù)投料（LX）處理中黃桿菌、芽孢桿菌、鞘脂桿菌相對豐度提高；發(fā)酵降溫期單次投料（DC）處理細菌芽孢桿菌、擬諾卡菌、消化鏈球菌相對豐度提高，而連續(xù)投料（LX）處理則芽孢桿菌、擬諾卡菌、高溫單胞菌相對豐度大幅提高；（6）基于堆肥滾筒好氧堆肥處理尾菜的過程中，微生物菌群的代謝功能通路最豐富。其中，細菌菌群對碳水化合物代謝、氨基酸代謝以及輔酶因子和維生素代謝有著較強的表達能力，說明細菌菌群在堆肥過程中對物料中有機物有著充分的利用。

該研究基于太陽能驅(qū)動堆肥滾筒設(shè)備原位處理尾菜的2種處理工藝效果，明確了適量連續(xù)投加尾菜基本不影響堆肥過程及發(fā)酵物料理化性質(zhì)和無害化程度，從發(fā)酵物料微生物多樣性演變結(jié)果分析，好氧堆肥過程連續(xù)投加尾菜可能會帶來某一類真菌的積累，進而影響堆肥效果，因此有必要對相應(yīng)發(fā)酵體系下最大投料量進行深入研究，為尾菜等固體廢棄物原位處理提供思路和技術(shù)參考。

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Effects of Different Feeding Methods on Vegetable Wastes Compost

WU Feng-xia1, WANG Xiao-xue2, XIAO Qiang1, ZHANG Shu-bin1, LIU Jian-bin1*

1.100097,2.434023,

The aim of this study was to investigate and evaluate the composting effect of vegetable wastes with a aerobic in-vessel rotary drum composting device. Two experiments was designed to evaluate the composting effect between two feeding ways of vegetable wastes. Physico-chemical and microbiology analyses were performed during the Composting process. Results showed that multiple-feeding vegetable wastes help to keep the temperature of the composting and the average reduction rate of different treatments were all ≥80%, but there are significant differences in two treatments.The changes of TC and TN showed a downward trend, while TP and TK showed an upward trend in both of the two treatments. While the Moisture content, pH, EC and GI of the sample T2( multiple-feeding vegetable wastes) were different from the T1(single—feeding treatment) due to the feeding of fresh vegetable wastes. The microbial diversity and dominant communities were different between 2 treatments in each typical fermentation phase. Corynebacteriaceae, Bacillaceae, Pseudonocardiaceae, Saccharomycetales, Chaetomiaceae, Trichosporonaceae were mainly detected in the samples of T1 in the heating phase, while Corynebacteriaceae, Flavobacteriaceae, Bacillaceae, Saccharomycetales, Aspergllaceae, Hypocreaceae were mainly detected in the samples of T1.The dominant microorganism of T1 were Bacillaceae, Nocardiopsacea, Peptostreptococcaceae, Saccharomycetales, Chaetomiaceae, Microascaceae in cooling phase, while The relative abundance of Bacillaceae, Nocardiopsaceae, Thermomonosporaceae, Saccharomycetales, Microascaceae, Aspergllaceae were increased in the samples of T2. Results of metabolic pathway analysis showed that in cooling phase of the two treatments, the metabolic pathways of microbial community are abundant, and the metabolic functions of carbohydrate, amino acid and exogenous substances are prominent. According to the results of this study, the treatment of multiple-feeding vegetable wastes in the aerobic in-vessel rotary drum composting device has certain influence on some indexes in the composting process, but has no significant influence on the harmlessness of fermentation terminal materials.

Feeding method;vegetable wastes; compost

S141.4

A

1000-2324(2022)03-0445-09

10.3969/j.issn.1000-2324.2022.03.017

2022-01-24

2022-02-07

北京市農(nóng)林科學院科技創(chuàng)新能力建設(shè)專項(KJCX20190407、KJCX20220420);北京市農(nóng)林科學院青年科研基金(QNJJ201908);北京市農(nóng)林科學院資環(huán)所團隊促進項目(YZS202202)

武鳳霞(1980-),女,碩士,高級農(nóng)藝師,主要從事微生物及農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用研究. E-mail:wufengxia0570@163.com

Author for correspondence. E-mail:liujianbin19812022@163.com