摘要： 硫酸亞鐵可作為原位固氮?jiǎng)瑴p少畜禽糞便堆肥的氮損失。向牛糞和玉米秸稈混合材料中添加5%硫酸亞鐵（LF組），研究硫酸亞鐵對(duì)堆肥微生物種群結(jié)構(gòu)的影響。堆肥進(jìn)行49 d，堆體溫度50 ℃以上持續(xù)7～10 d。硫酸亞鐵降低了堆肥的pH值，LF產(chǎn)品的種子發(fā)芽指數(shù)為109.9%（對(duì)照為89.7%），達(dá)到腐熟。高通量測(cè)序結(jié)果表明，2組的細(xì)菌多樣性均隨堆肥的進(jìn)行逐漸增加，添加硫酸亞鐵降低了細(xì)菌物種的豐富度和種群多樣性。硫酸亞鐵在高溫期前期抑制了放線菌門(mén)，使厚壁菌門(mén)成為最優(yōu)勢(shì)種群（相對(duì)豐度53.5%）。2組全過(guò)程的優(yōu)勢(shì)屬均是Streptomyces和Bacillus，硫酸亞鐵增加了高溫期Bacillus的豐度，表明Bacillus對(duì)酸性環(huán)境的耐受性強(qiáng)。2組在高溫期的其他優(yōu)勢(shì)種群有很大差別，對(duì)照組為T(mén)hermobifida、Pseudoxanthomonas、Glycomyces和Luteimonas等牛糞秸稈堆肥中常見(jiàn)的高溫木質(zhì)纖維素降解細(xì)菌，LF中為norank_f_Mitochondria、Caproiciproducens、Pseudoxanthomonas、unclassified_f_ Rhizobiaceae和Mycobacterium等活躍在富含有機(jī)物的酸性環(huán)境中的種群。硫酸亞鐵降低了牛糞堆肥中典型功能菌的豐度，但其他特有降解菌仍對(duì)木質(zhì)纖維素有高效的降解作用，能夠使堆肥過(guò)程順利進(jìn)行。

關(guān)鍵詞： 牛糞；好氧堆肥；硫酸亞鐵；細(xì)菌群落

中圖分類(lèi)號(hào)：X71；S141.4 "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2024）01-0183-08

我國(guó)農(nóng)業(yè)廢棄物中作物秸稈和畜禽糞便的產(chǎn)生量大，環(huán)境影響較大。2019年，我國(guó)秸稈總產(chǎn)量約8.5億t，其中，玉米秸稈約2.8億t。目前，秸稈最主要的處理方式是焚燒和隨意丟棄，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重不利影響［1］。據(jù)測(cè)算，我國(guó)畜禽糞污年產(chǎn)量高達(dá)30.5億t，已成為農(nóng)業(yè)面源污染的主要來(lái)源［2］。好氧堆肥協(xié)同處理禽畜糞便和秸稈，具有無(wú)害化處理效果好、經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)點(diǎn)，是目前應(yīng)用較廣的處理方式。

但好氧堆肥往往存在氮素?fù)p失的問(wèn)題，尤其在高溫期因氨（NH 3）揮發(fā)造成的氮素?fù)p失可占總損失的46.8%～77.4%，不僅降低了堆肥品質(zhì)，還對(duì)環(huán)境造成污染［3］。使用外源添加劑是減少堆肥氮損失的重要途徑之一，如酸性添加劑可降低堆肥前期的堆肥材料pH值，從而減少NH 3揮發(fā)，降低氮素?fù)p失［4］。

硫酸亞鐵（FeSO 4）為酸性，用于堆肥可以降低堆肥材料的pH值， 并可與堆肥中的氨形成絡(luò)合物以固定氮，因此可以作堆肥的保氮?jiǎng)Ｓ醒芯恳褜⒘蛩醽嗚F用作畜禽糞便堆肥的原位固氮?jiǎng)?。郜斌斌等在牛糞玉米秸稈堆肥中添加硫酸亞鐵，發(fā)現(xiàn)堆肥過(guò)程中氨的揮發(fā)量降低了43.7%，總氮損失減少33.8%［5］。吳夢(mèng)婷等研究發(fā)現(xiàn)，添加干質(zhì)量4.1%硫酸亞鐵能減少牛糞玉米秸稈堆肥中15.6%氮損失，還可提高堆肥產(chǎn)品的腐熟度和腐殖酸質(zhì)量［6］。

已有研究多關(guān)注FeSO 4對(duì)堆肥過(guò)程中氮素含量和氮素形態(tài)的影響，而對(duì)相關(guān)微生物種群結(jié)構(gòu)的研究較少。 本研究采用分子生物學(xué)的方法，在堆肥溫度明顯變化的階段取樣分析微生物多樣性，對(duì)比硫酸亞鐵處理和對(duì)照中微生物種群結(jié)構(gòu)的差異，討論硫酸亞鐵對(duì)牛糞秸稈混合堆肥過(guò)程微生物的影響，以期揭示硫酸亞鐵促進(jìn)堆肥的微生物機(jī)制，加深對(duì)堆肥過(guò)程微生物種群構(gòu)成和演替過(guò)程的認(rèn)識(shí)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料和裝置

玉米秸稈取自江蘇省連云港市某農(nóng)場(chǎng)，破碎至直徑2～4 cm，風(fēng)干牛糞購(gòu)自福建省漳州市某奶牛場(chǎng)，去除雜質(zhì)后破碎至直徑為2～4 cm。堆肥材料的基本性質(zhì)，見(jiàn)表1［4］。

試驗(yàn)采用自制堆肥裝置［7］，主體為50 L塑料桶，放置于泡沫板上，外部包裹保溫材料。堆肥時(shí)進(jìn)行連續(xù)鼓風(fēng)，曝氣泵與裝置底部相連，曝氣量為400 mL/min。塑料桶底部放置不銹鋼架和鐵絲網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)均勻曝氣。

1.2 試驗(yàn)方法

將牛糞和玉米秸稈按照干基質(zhì)量比1 ∶ 2均勻混合，調(diào)節(jié)含水率約為60%，每個(gè)處理約 9 kg。試驗(yàn)共設(shè)置2組，LF（處理組）添加堆肥物料干質(zhì)量5%硫酸亞鐵，CK（對(duì)照組）不加化學(xué)添加劑。堆肥地點(diǎn)為蘇州科技大學(xué)環(huán)保實(shí)驗(yàn)樓B棟，堆肥時(shí)間為2021年9月7日至10月25日，持續(xù)49 d，于0、4、9、12、19、26、49 d在堆體不同深度處取樣混合并進(jìn)行翻堆。每次取100 g鮮樣于-20 ℃冰箱冷凍保存，100 g鮮樣自然風(fēng)干后破碎，過(guò)80目的樣品篩并保存。

1.3 指標(biāo)分析方法

采用帶探針的電子溫度計(jì)測(cè)量堆體溫度，每天10：00和16：00讀取堆體及環(huán)境溫度。

采用去離子水浸提鮮樣（固液比為1 ∶ 10），以200 r/min速度振蕩30 min，過(guò)濾后取上清液，用于測(cè)定pH值、電導(dǎo)率（EC值）和種子發(fā)芽指數(shù)（GI）。EC使用便攜式電導(dǎo)率儀（Raymagnetic DDB-303A）測(cè)定。pH值采用便攜式pH計(jì)（Raymagnetic pH-3c）測(cè)定。GI測(cè)定：取5 mL浸提液于墊有濾紙的培養(yǎng)皿中，均勻放置20粒白菜種子，在 25 ℃ 條件下避光培養(yǎng)48 h，對(duì)照組使用5 mL去離子水替代浸提液。GI的計(jì)算參考Yang等的公式［8］。

1.4 16S rRNA高通量測(cè)序分析

在堆肥4、9、12、19、26 d，分別取樣分析微生物的種群結(jié)構(gòu)。使用E.Z.N.A.土壤DNA分離試劑盒（美國(guó)Omega Bio-Tek股份有限公司）從樣品中提取DNA。樣品DNA送上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司，利用 Illumina "HiSeq "PE250 平臺(tái)進(jìn)行16S rRNA 基因 V4 可變區(qū)高通量測(cè)序，引物采用 515F（5′- G T G C C A G C M G C C G C G G -3′）和806R（5′- G G A C T A C H V G G G T W T C T A A T -3′）。高通量測(cè)序結(jié)果的數(shù)據(jù)分析均基于上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司所提供的云服務(wù)（https：//www.i-sanger.com）進(jìn)行，數(shù)據(jù)分析前按最小樣本序列數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)抽平處理，采用云平臺(tái)自帶的分析模塊進(jìn)行分析。

2 結(jié)果和分析

2.1 堆肥過(guò)程理化性質(zhì)的變化

堆體溫度是評(píng)價(jià)好氧堆肥腐熟和無(wú)害化的重要指標(biāo)之一，反映了堆體中有機(jī)物的降解和微生物活性。堆肥初期，微生物迅速降解有機(jī)物并釋放能量，使堆體溫度迅速升高。由圖1-a可知，2組升溫快速，在堆肥1 d溫度超過(guò)50 ℃，進(jìn)入高溫期。LF、CK組在堆肥5 d均達(dá)最高溫度，分別為57.5、60.0 ℃。堆體溫度在12 d快速降低至40 ℃左右，16 d趨于穩(wěn)定，40 d受室溫影響又有所降低。CK和LF的高溫持續(xù)時(shí)間分別為7、10 d，符合GB 7959—1987《糞便無(wú)害化衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的要求。高溫期CK和LF的溫度差別不大，LF的高溫持續(xù)時(shí)間超過(guò)CK，降溫期LF溫度略高于CK。表明，添加硫酸亞鐵可延長(zhǎng)堆體高溫期的持續(xù)時(shí)間，有利于堆肥的腐熟及無(wú)害化。

2組的pH值均呈堆肥前期增加、后期降低逐漸穩(wěn)定的變化規(guī)律。由圖1-b可知，添加硫酸亞鐵明顯降低了堆體的初始pH值，LF的初始pH值為5.6，低于CK（7.3）。高溫期，堆體的pH值快速升高，CK在12 d升高至8.3，LF在9 d快速達(dá)最高值7.6。這是由于高溫期有機(jī)氮被微生物通過(guò)氨化作用生成NH+ 4-N，導(dǎo)致了堆體pH值的增加［4］。堆肥后期，隨著堆體溫度下降，受高溫抑制的硝化菌活性增強(qiáng)，硝化作用產(chǎn)生大量的H+，堆體的pH值略有降低［9］。堆肥結(jié)束時(shí)，LF、CK的pH值分別為7.8、6.6，符合NY/T 525—2021《有機(jī)肥料》中的pH值要求（5.5～8.5）。好氧堆肥在高溫期因NH 3的揮發(fā)造成的氮素?fù)p失可占總損失的46.8%～77.4%［3］，LF在高溫期pH值低于CK，添加硫酸亞鐵可降低堆肥物料在高溫期的pH值，有利于減少因NH 3揮發(fā)而導(dǎo)致的氮素?fù)p失。

堆肥產(chǎn)品含鹽量過(guò)高會(huì)限制種子發(fā)芽和植物的生長(zhǎng)。EC值反映了堆肥浸提液中的鹽基離子的濃度，是評(píng)價(jià)堆肥產(chǎn)品的重要指標(biāo)之一［4］。由圖 1-c 可知，2組的EC值整體上先增加后降低。LF由于硫酸亞鐵的添加，增加了堆肥可溶性鹽的含量，除 9 d 外，EC值均高于CK。當(dāng)EC值高于 4 mS/cm 時(shí)，堆肥產(chǎn)品會(huì)對(duì)植物生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用［10］，對(duì)照組和處理組最終的EC值分別為1.9、2.7 mS/cm，均能滿足要求。

種子發(fā)芽指數(shù)（GI）是評(píng)價(jià)堆肥腐熟度的重要生物指標(biāo)，NY/T 525—2021《有機(jī)肥料》中規(guī)定，GI值gt;70%表明堆肥已腐熟。由圖1-d可知，19 d后，2組GIgt;80%，達(dá)到腐熟。當(dāng)堆肥結(jié)束時(shí)，CK和LF的GI值分別為89.7%和109.9%，LF的GI值高于CK，添加硫酸亞鐵提高了堆肥產(chǎn)品的種子發(fā)芽指數(shù)，有利于堆體的腐熟。

2.2 堆肥微生物種群結(jié)構(gòu)的演替過(guò)程

2.2.1 微生物多樣性的變化 由表2可知，2組在堆肥過(guò)程中微生物多樣性指數(shù)的變化情況。Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)反映樣品中細(xì)菌物種的多樣性程度；而豐富度指數(shù)Chao1和ACE反映了物種數(shù)量的變化，其值越高表明物種的豐富度越高。在堆肥的4～26 d，CK和LF的物種豐富度整體呈升高的變化規(guī)律，與對(duì)照相比，LF的物種豐富度是波動(dòng)上升的。2組的種群多樣性（Shannon指數(shù)）也隨著堆肥的進(jìn)行不斷增加，但均在12 d出現(xiàn)Shannon指數(shù)的最小值。與CK相比，LF的Shannon指數(shù)整體上偏低，細(xì)菌的種群多樣性低于CK。且LF的Chao1指數(shù)也低于同期對(duì)照，物種的豐富度也低于CK。硫酸亞鐵添加降低了堆體中的細(xì)菌多樣性。測(cè)序數(shù)據(jù)表明，測(cè)序量足夠反映樣品中絕大多數(shù)細(xì)菌的物種信息，且表2中的覆蓋度（Coverage）均接近于1，說(shuō)明測(cè)序結(jié)果真實(shí)性高。

2.2.2 門(mén)水平的種群演替 堆肥過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)種群有放線菌門(mén)（Actinobacteriota）、變形菌門(mén)（Proteobacteria）、 厚壁菌門(mén)（Firmicutes）和擬桿菌門(mén)（Bacteroidota），相對(duì)豐度總和為78.4%～99.1%（圖2）。 CK中Actinobacteriota的相對(duì)豐度最高，為35.0%～ 44.8%。Actinobacteriota能夠增加木質(zhì)素的水溶性［11］，對(duì)高溫和pH值變化具有更強(qiáng)的耐受性，能長(zhǎng)時(shí)間維持木質(zhì)纖維素分解活性［12］。Proteobacteria在高溫期后豐度有所降低。Proteobacteria在堆肥過(guò)程中積極地參與堆體內(nèi)的碳、氮循環(huán)，降解纖維素、木質(zhì)素等大分子物質(zhì)和丁酸、丙酸、葡萄糖等小分子物質(zhì)［13-14］。Firmicutes的豐度呈波動(dòng)變化，而B(niǎo)acteroidota進(jìn)入降溫期后豐度升高。Firmicutes具有很強(qiáng)的有機(jī)質(zhì)降解能力，可將堆肥中的含氮有機(jī)物分解成可供植物吸收利用的氮源［15-16］。Bacteroidota在堆肥過(guò)程中能夠分解木質(zhì)素、纖維素和半纖維素［17］。

與CK相比，硫酸亞鐵在堆肥初期（4 d）明顯抑制了Actinobacteriota，其在LF中相對(duì)豐度為20.6%，而CK中為42.4%。同時(shí)，F(xiàn)irmicutes成為L(zhǎng)F的最優(yōu)勢(shì)種群，4 d相對(duì)豐度達(dá)到53.5%，遠(yuǎn)高于CK的21.1%。降溫期，LF的Firmicutes相對(duì)豐度低于CK，Bacteroidota的相對(duì)豐度高于CK。

2.2.3 屬水平的種群演替 由圖3可知，在對(duì)照中，鏈霉菌屬（Streptomyces） 和芽孢桿菌屬（Bacillus）屬于堆肥全過(guò)程的優(yōu)勢(shì)種群，整體上Streptomyces（7.9%～16.7%） 的相對(duì)豐度高于Bacillus（5.7%～13.2%）。高溫期優(yōu)勢(shì)種群有Thermobifida（12.84%）和Pseudoxanthomonas（7%～8%），進(jìn)入降溫期后二者相對(duì)豐度降低。Glycomyces（10.72%）僅在4 d作為優(yōu)勢(shì)種群出現(xiàn)。其他階段性優(yōu)勢(shì)種群還包括 unclassified_f_Rhizobiaceae、norank_f_Xanthomonadaceae、 Luteimonas、Saccharomonospora、Saccharomonospora、Seinonella、Nonomuraea。

CK堆肥全過(guò)程的優(yōu)勢(shì)種群均屬于木質(zhì)纖維素降解功能菌。Streptomyces是堆肥和環(huán)境中常見(jiàn)的優(yōu)勢(shì)放線菌，能產(chǎn)生漆酶對(duì)木質(zhì)素發(fā)生溶解作用，對(duì)木質(zhì)纖維素的降解有重要作用［18］。Bacillus屬于厚壁菌門(mén)（Firmicutes），是一種能在高溫下產(chǎn)生孢子的革蘭氏陽(yáng)性菌［19］，對(duì)木質(zhì)纖維素降解有促進(jìn)作用［20］。且Bacillus具有廣泛的生化活性，通常是堆肥全過(guò)程的優(yōu)勢(shì)種群。高溫雙岐菌屬（Thermobifida）屬于嗜熱放線菌，具有復(fù)雜的多糖水解酶系統(tǒng)，其分泌的過(guò)氧化物酶能夠降解和氧化木質(zhì)素化合物的芳基醚鍵［21］。Pseudoxanthomonas屬于變形菌門(mén)（Proteobacteria），在降解纖維素的復(fù)合菌群中起重要作用［22］，同時(shí)具有降解芳香族化合物和纖維素的功能［23］。

對(duì)照其他階段性的優(yōu)勢(shì)菌也均與纖維素的降解有關(guān)。糖霉菌屬（Glycomyces）是環(huán)境中常見(jiàn)的放線 菌。Zhang等在番茄秸稈堆肥的降溫階段，發(fā)現(xiàn)Glycomyces參與纖維素的降解［24］。Xie等在糞便和作物殘?jiān)幕旌隙逊手邪l(fā)現(xiàn)，Glycomyces成為耐鹽耐熱的優(yōu)勢(shì)類(lèi)群［25］。藤黃單胞菌（Luteimonas）在CK堆肥9 d相對(duì)豐度達(dá)到7.17%。Luteimonas屬變形菌門(mén)，是常見(jiàn)的纖維素降解菌。有研究在番茄秸稈堆肥和蔗髓-豬糞堆肥中檢出Luteimonas是優(yōu)勢(shì)菌，且認(rèn)為屬于木質(zhì)纖維素降解功能菌群［26-27］。有些Luteimonas菌株還被用來(lái)與其他菌配合，構(gòu)建木質(zhì)素和纖維素降解復(fù)合菌劑，有較好效果［28-29］。在對(duì)照堆肥9 d，unclassified_f_Rhizobiaceae相對(duì)豐度也較高（6.74%）。隨著研究深入，環(huán)境中的非共生根瘤菌被發(fā)現(xiàn)具有多種功能，包括纖維素和污染物的降解功能［30］。在很多畜禽糞便和作物秸稈堆肥過(guò)程中，未鑒定的根瘤菌屬也被檢出是優(yōu)勢(shì)種群［31-34］。王涵在牛糞與稻草堆肥中發(fā)現(xiàn)，根瘤菌屬（Rhizobium）在堆肥各階段均出現(xiàn)，高溫期對(duì)β-glucosidase的產(chǎn)生和纖維素的降解起主要作用［35］。

LF中全過(guò)程的優(yōu)勢(shì)種群也是Bacillus（4.22%～32.45%）和Streptomyces（7.9%～16.7%）。高溫期前期和堆肥26 d，Bacillus的相對(duì)豐度高于Streptomyces， 降溫期開(kāi)始Streptomyces的相對(duì)豐度高于Bacillus。LF高溫期的優(yōu)勢(shì)種群還有norank_f_Mitochondria （19.69%）、 Caproiciproducens（6.54%）、Pseudoxanthomonas （3.7%～8.0%）、unclassified_f_Rhizobiaceae（4.6%～ 7.6%）、Mycobacterium（6.45%）。堆肥4 d，norank_f_Mitochondria的相對(duì)豐度達(dá)到19.69%，為第二優(yōu)勢(shì)種群。進(jìn)入降溫期，Nonomuraea的相對(duì)豐度明顯增加（15.8%～23.66%），成為降溫期的最優(yōu)勢(shì)種群。

堆肥4 d，LF中Bacillus的相對(duì)豐度明顯較高，達(dá)到32.45%，對(duì)照僅為8.77%，表明添加硫酸亞鐵對(duì)Bacillus有利，這可能與添加硫酸亞鐵產(chǎn)生的酸性環(huán)境有關(guān)。同時(shí)，優(yōu)勢(shì)種群norank_f_Mitochondria（19.69%）屬厚壁菌門(mén)，多在有機(jī)物含量豐富的酸性環(huán)境中存在，如柑橘皮渣青貯發(fā)酵的原料中，紅樹(shù)莓自然發(fā)酵的前期，與Cyanobacteriaa、Rhodococcus、Rosenbergiella、Bacillus和Acetobacter等成為共存的優(yōu)勢(shì)細(xì)菌［36-37］。產(chǎn)己酸菌屬（Caproiciproducens）（6.54%）也是LF高溫前期的優(yōu)勢(shì)種群。Caproiciproducens是發(fā)酵環(huán)境中的產(chǎn)酸菌，有研究認(rèn)為它能夠?qū)⒂袡C(jī)物高選擇性轉(zhuǎn)化為乳酸和正丁酸， 再進(jìn)一步延長(zhǎng)碳鏈生成中鏈脂肪酸，是乳酸轉(zhuǎn)化為中鏈脂肪酸的關(guān)鍵微生物［38-39］。分支桿菌屬（Mycobacterium）是放線菌，也是在LF高溫期出現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)種群（堆肥9 d，相對(duì)豐度6.45%）。Mycobacterium 是堆肥中與纖維素降解相關(guān)的微生物群落［35］。席北斗等利用微生物強(qiáng)化生活垃圾堆肥，提高了腐熟期的放線菌多樣性，有利于木質(zhì)纖維素的降解，而分支桿菌屬是檢出的最優(yōu)勢(shì)放線菌［40］。

Nonomuraea在LF的降溫期相對(duì)豐度明顯增加（15.80%～23.66%），與對(duì)照有明顯區(qū)別，成為最優(yōu)勢(shì)種群。也有研究在豬糞堆肥過(guò)程中檢測(cè)到Nonomuraea是優(yōu)勢(shì)種群，而生物炭添加量的增加對(duì)Nonomuraea的活動(dòng)不利［41］。徐小雄等在野生阿寬蕉根際土壤中篩選出產(chǎn)纖維素酶的降解Nonomuraea，其與鏈霉菌屬、小單菌屬同為該環(huán)境中的優(yōu)勢(shì)種群［42］。LF降溫期特有的優(yōu)勢(shì)微生物還有Chitinophaga（堆肥19 d，相對(duì)豐度8.2%），現(xiàn)代分類(lèi)學(xué)將Chitinophaga界定為擬桿菌門(mén)。趙曉艷等發(fā)現(xiàn)，菌株Chitinophaga sp.CH-1能產(chǎn)生阿拉伯糖苷酶，其在協(xié)同木聚糖酶在低聚木糖的生產(chǎn)、廢物的生物處理、食品或飼料養(yǎng)分的提高及半纖維素的生物轉(zhuǎn)化等方面起著非常重要的作用［43］。

2.3 硫酸亞鐵對(duì)優(yōu)勢(shì)種群結(jié)構(gòu)的影響

2.3.1 優(yōu)勢(shì)種群的組間差異 由圖4可知，CK和LF的微生物種群存在顯著性差異種屬， 其中，差異性較大的優(yōu)勢(shì)種群包括norank_f_Xanthomonadaceae、Chitinophaga、Thermostaphylospora、unclassified_f_ Thermomonosporaceae、Tuberibacillus、Ureibacillus。

分析2組在屬水平的差別發(fā)現(xiàn)，堆肥初期，LF顯著增加了Bacillus的豐度，這表明Bacillus對(duì)酸性環(huán)境更耐受，在低pH值和高溫條件下，其代謝活動(dòng)較放線菌更活躍。

2組在高溫期的優(yōu)勢(shì)菌種類(lèi)也有很大差別。對(duì)照的高溫優(yōu)勢(shì)菌有Thermobifida、Pseudoxanthomonas、 Glycomyces和Luteimonas。Thermobifida和Pseudoxanthomonas是典型的高溫期木質(zhì)纖維素降解細(xì)菌，尤其在牛糞秸稈堆肥中為常見(jiàn)優(yōu)勢(shì)種群。變形菌門(mén)的Luteimonas也是常見(jiàn)的纖維素降解菌，一些菌株被用于構(gòu)建木質(zhì)素和纖維素降解復(fù)合菌劑。LF的高溫期優(yōu)勢(shì)菌有norank_f_Mitochondria、Caproiciproducens、Pseudoxanthomonas、unclassified_f_Rhizobiaceae和Mycobacterium。Mitochondria多在有機(jī)物含量豐富的酸性環(huán)境中存在，Caproiciproducens是發(fā)酵環(huán)境中的產(chǎn)酸菌，而Mycobacterium在生活垃圾堆肥中活躍。

表明在添加硫酸亞鐵的條件下，物料的pH值降低，有機(jī)物的代謝程度仍旺盛，并出現(xiàn)輕微的缺氧現(xiàn)象。同時(shí)，由于堆肥材料中微生物種群的多樣性，具有木質(zhì)纖維素降解作用的微生物種類(lèi)豐富，對(duì)環(huán)境有不同適應(yīng)性的特有種群存在一定的代償關(guān)系，使木質(zhì)纖維素的降解可以順利進(jìn)行。硫酸亞鐵的添加雖降低了一些典型功能菌的豐度，但其他特有降解菌的活躍仍然對(duì)木質(zhì)纖維素有高效的降解，LF組堆體溫度高于對(duì)照也證明了這點(diǎn)。

降溫期，組間最大的差別就是LF中Nonomuraea，也是最優(yōu)勢(shì)種群，相對(duì)豐度明顯高于對(duì)照。已有研究表明，Nonomuraea是天然活性代謝產(chǎn)物的重要來(lái)源。其在降溫期的活躍不僅有利于木質(zhì)纖維素的進(jìn)一步降解，還有利于堆肥產(chǎn)品的無(wú)害化。

2.3.2 種群變化的影響因素分析 基于主坐標(biāo)成分（PCoA）分析的堆肥樣品微生物群落多樣性結(jié)果，由圖5-a可知，前2種主成分共解釋了43.89%細(xì)菌群落變化，PC1的解釋比例為24.37%，PC2的解釋比例為19.52%。CK組和LF組的樣本組間距離較大，說(shuō)明添加硫酸亞鐵導(dǎo)致堆體的微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大的改變。LF的微生物群落結(jié)構(gòu)在 4～19 d和26 d明顯分成2個(gè)組團(tuán)，也存在明顯的種群結(jié)構(gòu)差異。由圖5-b可知，LF在高溫期的優(yōu)勢(shì)菌 norank_f_Mitochondria、Caproiciproducens與pH值呈負(fù)相關(guān)；LF在降溫期的最優(yōu)勢(shì)種群Nonomuraea與pH值呈負(fù)相關(guān)，LF降溫期Nonomuraea的相對(duì)豐度明顯高于CK的原因可能是添加硫酸亞鐵降低了堆 體的pH值。LF微生物群落結(jié)構(gòu)的變化與堆體pH值的關(guān)聯(lián)性最強(qiáng)，相對(duì)于LF來(lái)說(shuō)，pH值對(duì)CK的微生物種群結(jié)構(gòu)的影響較小。

3 結(jié)論

硫酸亞鐵添加提高了堆體溫度，降低了堆肥過(guò)程和產(chǎn)品的pH值，GI結(jié)果可提高產(chǎn)品的質(zhì)量，有利于植物生長(zhǎng)。堆肥過(guò)程中，細(xì)菌多樣性整體呈上升趨勢(shì)，LF的物種豐富度和種群多樣性低于CK。放線菌、變形菌、厚壁菌、擬桿菌是門(mén)水平上優(yōu)勢(shì)種群。與對(duì)照相比，硫酸亞鐵在堆肥初期明顯抑制了放線菌門(mén)，厚壁菌門(mén)成為L(zhǎng)F的最優(yōu)勢(shì)種群，相對(duì)豐度達(dá)53.47%，遠(yuǎn)高于對(duì)照的21.11%。在屬水平上，2組出現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)種群均被發(fā)現(xiàn)具有纖維素降解功能，2個(gè)組全過(guò)程的優(yōu)勢(shì)種群都是Streptomyces和Bacillus。堆肥初期，LF明顯增加了Bacillus的豐度，表明Bacillus對(duì)酸性環(huán)境耐受強(qiáng)。2組在高溫期的優(yōu)勢(shì)菌種類(lèi)有很大差別，對(duì)照的高溫優(yōu)勢(shì)菌是牛糞秸稈堆肥中常見(jiàn)的高溫木質(zhì)纖維素降解細(xì)菌，包括Thermobifida、Pseudoxanthomonas、Glycomyces和Luteimonas；LF的高溫期優(yōu)勢(shì)菌有norank_f_Mitochondria、Caproiciproducens、Pseudoxanthomonas、unclassified_f_Rhizobiaceae和Mycobacterium，多為在有機(jī)物豐富的酸性環(huán)境中活躍的種群。堆肥材料中微生物種群的多樣性，具有木質(zhì)纖維素降解作用的微生物種類(lèi)豐富，對(duì)環(huán)境有不同適應(yīng)性的特有種群存在一定的代償關(guān)系。硫酸亞鐵的添加雖然降低了一些典型功能菌的豐度，但其他特有降解菌的活躍仍對(duì)木質(zhì)纖維素有高效的降解作用，使堆肥過(guò)程可順利進(jìn)行。

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收 稿日期：2023-03-06

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金（編號(hào)：51508367、51908380）。

作者簡(jiǎn)介：周筱潔（1997—），女，江蘇徐州人，碩士研究生，研究方向?yàn)榄h(huán)境污染控制理論與技術(shù)。E-mail：belieber518@163.com。

通信作者：梅 娟，博士研究生，副教授，研究方向?yàn)楣腆w廢棄物資源化。E-mail：susie_mei@163.com。