堆肥过程中有机质和微生物群落的动态变化

利用3个容积约为50 L的平行生物反应装置研究堆肥过程中温度、湿度(水分含量)、pH值和有机质的动态变化情况。按照Van Soest方法根据有机质不同的溶解特性将其分为:溶于沸水的有机质H2O、溶于中性试剂的有机质SOLU、半纤维素(HEMI)、纤维素(CELL)和木质素(LIGN)。结果表明:反应装置内环境湿度调控在60%左右时,堆肥系统内借助生化反应,温度最高可达到约50℃。堆肥材料在反应初期呈现偏酸性(pH=6.5),而随着反应的发生,pH逐渐变为中性或弱碱性(pH=7.4)。经过20 d的堆肥实验,有机质总量降解了约47%。在微生物作用下的各类有机质的降解率不同,按大小排序为H2O>HEMI>CELL>SOLU>LIGN,其降解率分别是85%、56%、36%、32%和27%。为了深入理解堆肥过程中有机质的降解机制,文章采用磷脂脂肪酸(PLFAs)技术对体系中的微生物群落变化进行了初步分析,发现微生物优势群落随反应温度的改变发生明显变化,在堆肥初期和堆肥中期,细菌占优势,而堆肥末期时真菌比例较高。在堆肥的过程中,革兰氏阴性菌的比例呈下降趋势,而革兰氏阳性菌的比例呈上升趋势。