本研究旨在通过宏基因组学分析来探究使用不同农业废弃物堆肥化过程中木质纤维素降解功能微生物演替和功能基因的表达。由于蔗髓和木薯渣是两种有机组分及表观结构方面明显不同的两种农业废弃物,因此在堆肥化过程中木质纤维素等有机组分的降解过程存在显著的差异。蔗髓-猪粪堆肥组(BP)和木薯渣-猪粪堆肥组(MW)的好氧发酵均持续45天,首先检测并分析各堆肥基质中理化特性的差异及变化趋势,测定木质纤维素(纤维素、半纤维素和木质素)和溶解性有机物(DOM)的含量变化;然后应用宏基因组学技术对堆肥样品进行微生物生态学分析,研究堆肥化进程中木质纤维素功能降解菌群落的动态演替、编码碳水化合物活性酶和代谢功能的基因表达、抗生素及抗生素抗性基因的消除效率;将堆肥中木质纤维素的降解和功能微生物同功能基因表达结合起来探究堆肥化过程中木质纤维素的降解机制。研究结果表明堆肥化过程结束时,BP组和MW组中有机质的降解率分别分别为29.14%和15.59%;前者中的木质纤维素更容易降解,其中纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别为17.53%、45.36%和36.48%,高于木薯渣-猪粪堆肥的16.74%、41.23%和29.77%;更重要的是,BP组的氮元素损失量更少,表明蔗髓更适合作为一种膨松剂应用于堆肥中。此外,BP组堆肥中木质纤维素降解微生物的多样性和丰度更高,变形菌门Proteobacteria、放线菌门Actinobacteria、厚壁菌门Firmicutes和拟杆菌门Bacteroidetes是占主导地位的菌门,而芽孢杆菌Bacillus、黄体单胞菌Luteimonas、梭菌属Clostridium、假单胞菌Pseudomonas、链霉菌属Streptomyces纤维菌属Cellulomonas等则是优势菌属;在堆肥的嗜热和降温阶段,前者中碳水化合物活性酶基因的相对丰度显著高于后者,其中糖苷水解酶类(GHs:Glycoside Hydrolases)和糖基转移酶类(GTs:Glycosyl Transferases)和碳水化合物酯酶类(CEs:Carbohydrate Esterases)类尤为明显。另外与MW组相比,BP组中抗生素和抗生素抗性基因的脱除效率更高。综上所述,本研究为堆肥化过程中在基因水平上探究碳水化合物活性酶协同降解木质纤维素方面提供了一个新的视角,有助于深入挖掘堆肥化过程中的分子生物学信息。