接种复合菌剂对牛粪好氧堆肥进程及温室气体(CH_4和N_2O)排放的影响

[目的]畜禽粪便好氧堆肥是实现废弃物稳定化、无害化和资源化的重要途径,但在实施过程中往往进度较慢,同时会产生大量温室气体污染环境。评估接种特定微生物后对畜禽粪便堆肥进程及温室气体产生的影响可为开发相应改良堆肥的菌剂产品提供理论依据。[方法]设置牛粪好氧条垛式堆肥试验,通过常规理化指标测定、静态暗箱法和荧光定量PCR分别研究了接种含解淀粉芽孢杆菌和灰绿曲霉的复合菌剂对牛粪堆肥进程、温室气体(CH_4和N_2O)产生和相关功能基因丰度的影响。[结果]接种复合菌剂加快了堆体升温,堆肥3 d即超过60.0℃,最高温度达到74.0℃;对照处理堆肥9 d时温度才达到60.0℃以上,最高温度为69.7℃。堆肥接菌处理后与对照相比p H值和含水率均下降,而电导率相差不大。接种复合菌剂显著降低堆体的C/N,在22 d时已下降至12.8,而对照处理至32 d才下降至12.5;2个处理间的铵硝含量相差不大。不同处理堆肥的CH_4与N_2O排放均呈此消彼长的趋势,其中CH_4排放主要集中在堆肥前期,且接种复合菌剂显著降低了CH_4排放通量(峰值排放通量分别为894.9和1 241.4 mg·m^(-2)·h^(-1))。定量PCR结果表明:接菌处理显著降低了甲烷产生相关功能基因mcr A的丰度,而增加了甲烷氧化相关功能基因pmo A的丰度。N_2O排放主要集中在堆肥后期,2个处理间排放通量相差不大,相关功能基因(amo A、nir K和nos Z)的丰度变化趋势也比较接近。[结论]牛粪好氧堆肥中接种复合菌剂可有效加速堆体升温,延长堆肥高温期时间,加速堆肥腐熟进程,同时减少温室气体CH_4的排放,有利于实现堆肥快速腐熟及无害化。该技术可为优化高温好氧堆肥处理牛粪等固体废弃物提供理论依据与技术支持。