堆肥作为一种经济、环保的技术，被广泛应用于农业和畜牧养殖领域有机废物的处理。微生物作为堆肥过程的主要参与者，其群落的演替与堆肥过程中有机质、抗生素、重金属和耐药基因（ARGs）等物质的动态变化密切相关。堆肥过程中温度、周期和添加剂（微生物菌剂、化学和矿物添加剂等）等堆肥参数的调整可有效提升堆肥效率，降低堆肥后有害物质的含量。通过微生物多样性测序、宏代谢组、定量PCR技术可以对堆肥过程的动态进行监测，帮助研究者从微观角度更深入地理解堆肥过程中的分子机制发生过程。

本次我们为大家带来了欧易生物合作伙伴，来自中国农业大学袁京老师和西南交通大学邱忠平老师在堆肥技术研究方向的最新成果。（文章推送排名不分先后。）

案例一：绵羊粪便有氧堆肥后抗生素抗性基因的富集

发表期刊：Bioresour Technol     

影响因子：7.539

技术手段：16S微生物多样性、LC-MS、qPCR

合作单位：中国农业大学（袁京 课题组）

主要研究结果：

• 堆肥49天后，羊粪中总抗生素含量降低了85%，其中四环素去除最多，氟喹诺酮去除最少；

• 堆肥后，ARGs和可移动基因元件（MGEs）的相对丰度增加了9倍，其中sulI、sulII、tetQ和tetX是最优势的ARGs；

• ARGs的变化主要受到细菌群落结构的影响，其中放线菌门和拟杆菌门可能是ARGs主要携带者；

• 综上所述，sulI和tetX是羊粪堆肥中需要控制的主要参数。
  
   

图注：绵羊粪便好氧堆肥过程中ARGs、MGEs及其潜在宿主细菌（门分类学水平）的共生网络分析。

案例二：减少鸡粪堆肥中氮流失的保氮微生物剂及其氮转化机理研究

发表期刊：J Clean Prod     

影响因子：7.246

技术手段：16S微生物多样性

合作单位：西南交通大学（邱忠平 课题组）

主要研究结果：

• 固氮菌剂（NRMA）的添加将堆肥周期缩短了15天，而且还通过从肥料中回收更多的氮素养分提高了堆肥的质量和肥力；

• NRMA通过将更多的氨转化为总氮（TN），显著减少了氮的损失（58.8％），同时增加堆肥肥料中TN含量（22.6％）和腐殖化度；

• 堆肥过程中细菌群落组成的剧烈变化决定了堆肥的氮转化，包括Paucisalibacillus, Sporosarcina，Sphingobacterium和Oceanobacillus在内的氮转化细菌在高温下展示出明显的优势，从而使物质转化和堆肥成熟更快并提升了氮素的保留率；

• 这项研究证实了NRMA在提高堆肥质量和缩短生产期方面的巨大潜力，这将有利于堆肥肥料的工业化生产和畜禽粪便的资源回收。
   

图注：堆肥过程中微生物菌剂对氨氮、NH₄⁺-N、NO₃^--N和TN的影响。

 

[1] Wang G , Li G , Chang J , et al. Enrichment of antibiotic resistance genes after sheep manure aerobic heap composting[J]. Bioresource Technology, 2021, 323(2):124620.

[2] Zq A , Ml A , Ls B , et al. Study on nitrogen-retaining microbial agent to reduce nitrogen loss during chicken manure composting and nitrogen transformation mechanism[J]. Journal of Cleaner Production, 2020.

1.项目文章 | 堆肥过程中添加富氮底物对嗜热微生物群落结构和组装过程的影响

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