随着我国经济的快速发展和人民生活水平的日益提高,动物性食品占饮食结构的比重越来越大,养殖业朝着规模化发展。畜禽养殖业在为人民生活水平提高作出贡献的同时,大量的畜禽养殖废物也给环境带来了严重的污染。畜禽粪便的无害化资源化能源化的处理与处置势在必行。牛粪发酵回用垫料技术不仅可以实现养殖粪便就地资源化,同时也不会对环境造成二次污染,为企业较大幅度节约养殖成本,成为养殖业与环境保护协调发展的有效途径之一。但在较为寒冷的大温差地区牛粪高温发酵面临着升温慢、周期长以及发酵难以进行等问题。本研究以发酵温度、发酵含水率、pH值、微生物群落结构以及致病菌等指标作为牛粪高温发酵无害化的标准,研究一年中不同季节发酵情况。结果表明,春季与夏季发酵过程可在自然条件下顺利经历升温期、高温期,结束时含水率接近50%,发酵周期分别为16天和12天,高温期持续时间分别为9天和10天;秋天与冬天未达到高温期,表明低环境温度(-20-15oC)对发酵升温影响较大。考察-10-15oC的亚低温条件下牛粪高温发酵工艺参数的调控过程,优化不同的秸秆添加比例、不同翻抛频率以及不同微生物菌剂原液添加量,结果表明,只有牛粪:秸秆为2:1(体积比)时,发酵体达到高温期且持续7天,其他添加比例则未进入高温期完成发酵过程;翻抛频率4 d/次为最适,不仅升温速度快高温期持续时间长,发酵结束含水率亦最低;添加微生物菌剂原液能明显提高发酵效率完成高温发酵,其中添加1.3 L/t时,进入高温期时间早且持续时间长,发酵完成更彻底。获得了亚低温条件最优发酵工艺,有效加快升温并缩短发酵周期。通过PCR-DGGE研究发酵不同周期微生物群落变化规律,发现夏季快速发酵的微生物群落丰富,尤其在升温和高温阶段,微生物多样性指数高,优势菌群为Clostridium、Bacillus以及Flavobacterium。对整个发酵周期进行PCR荧光定量检测致病菌,结果发现,沙门氏菌和志贺氏菌存在于发酵初期和升温期,高温期和结束时未检出;金黄色葡萄球菌全程未检出;致病性大肠杆菌直至高温期仍然存在,但发酵结束时未检出。由此得出牛粪高温发酵回用牛床垫料工艺满足无害化以及卫生标准,发酵产品可回用于牛床垫料。