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好氧堆肥是实现农业废弃物无害化和资源化的有效技术途径,不仅可实现资源的有效循环利用,也可减少由废弃物处理不当而引发的大气、水体和土壤污染。然而,好氧堆肥过程中因存在木质纤维素等难降解的限速有机物质,导致好氧堆肥原料腐解慢、堆肥周期过长、腐熟效果差。为此,本试验设置了5个C/N比处理:15:1、20:1、25:1、30:1、35:1（分别记为T1、T2、T3、T4、T5）,研究C/N比对好氧堆肥过程中有机碳转化的影响机制。通过测定木质纤维素的降解、相关酶活性、以及堆肥过程中产β-葡萄糖苷水解酶（β-glucosidase）的功能微生物的群落演替、优势微生物种属功能基因转录活性的变化规律,研究不同初始C/N比下有机碳的转化、木质纤维素的降解及其产β-葡萄糖苷水解酶（β-glucosidase）的微生物群落功能和木质纤维素降解之间的关系,主要试验结果如下:1、C/N显著影响了好氧堆肥过程中总有机碳及其组分的含量1.1总有机碳（TOC）的降解主要发生在好氧堆肥的第0～12d,随着初始C/N的升高,有机碳的降解量、降解率和占总降解量的比值随之增大;在整个好氧堆肥过程中,高C/N的T5处理有机碳含量显著高于其他处理,低C/N的T1处理明显低于其他处理（P＜0.05）,而T5处理有机碳含量降低的最多,降解率最高,堆肥过程中有机碳的损失最大。1.2水溶性有机碳（DOC）的含量在堆肥的前12d大幅度上升,C/N为35的T5处理增幅最多,从第12d～45d,DOC的含量开始下降,C/N=25的T3处理降幅最少,至堆肥结束,各处理DOC的降解率随着C/N的升高而降低;经过45d的堆肥,T1～T5热水溶性有机碳（HWC）含量随C/N的升高而增大,各处理间差异显著（P＜0.05）,而在整个好氧堆肥过程中,T3处理HWC的降解率最高;经过45d的堆肥,T1处理碱溶性有机碳（AOC）含量降低了16.34 g/kg,降解率为12.33%,显著高于其他处理（P＜0.05）,而在整个好氧堆肥过程中,T1处理AOC的含量始终显著高于其他处理（P＜0.05）,至堆肥结束,AOC的含量随着初始C/N的升高逐渐降低,低C/N显著增加了AOC的含量。1.3 C/N对高、中、低活性有机碳含量变化的影响不同,至好氧堆肥结束,各处理高活性有机碳和低活性有机碳含量降低,中活性有机碳含量升高,C/N=25的T3处理低活性有机碳和高活性有机碳的降解率显著低于其他处理（P＜0.05）,并且中活性有机碳的增幅最大。1.4至堆肥结束,腐殖酸降解率达到14.20%～45.32%,各处理间差异显著（P＜0.05）,C/N为30的T3处理降解率最高,比降解率最低的T2处理降解率高3.2倍;经过45d的堆肥,C/N为20和25的T2、T3处理总腐殖酸的含量显著高于其他处理（P＜0.05）。2、C/N对好氧堆肥过程中木质纤维素的降解产生了显著影响2.1纤维素的剧烈降解主要集中在堆肥的前33d,占总降解率的92.0%～97.3%;经过45d的堆肥,T1～T5处理的纤维素降解率分别达到41.3%、43.3%、55.9%、52.3%、44.0%,其中以T3处理的降解率最高,较其他处理提高了6.9%～35.2%。2.2半纤维的降解主要集中在堆肥腐熟阶段（18～42d）,降解率达到总降解率的49.35%～66.36%;至堆肥结束,各处理纤维素的降解率分别为35.35%、40.91%、50.93%、44.05%和37.06%,C/N为25、30的T3和T4处理降解率显著高于C/N最低的T1处理和C/N最高的T5处理（P＜0.05）,并较其他处理提高了24.5%～44.08%和7.67%～24.61%。2.3木质素的降解主要发生在堆肥高温阶段和腐熟阶段（9～42d）,各处理木质素降解率达到6.13%～16.58%,达到木质素总降解率的93.17%～97.01%;至堆肥结束,各处理木质素降解率分别为6.44%、8.70%、17.09%、12.98%和11.86%,T4和T5处理木质素降解率无显著性差异,但二者均显著高于T1和T2处理（P＜0.05）,T3处理的木质素降解率显著高于其他处理（P＜0.05）,较其他处理分别提高了31.69%～165.60%。2.4在整个好氧堆肥过程中,纤维素降解率＞半纤维素降解率＞木质素降解率,T3处理和T4处理纤维素与半纤维素的降解率明显高于其他处理,有显著性差异（P＜0.05）,说明C/N=25和C/N=30时,更有利于纤维素和半纤维素的降解,而T3处理的木质素降解率最大,达显著水平（P＜0.05）,说明在此C/N条件下木质素的降解率更高。3、C/N显著改变好氧堆肥过程中酶活性的变化3.1各处理参与木质纤维素降解的锰过氧化物酶（MNP）、木素过氧化物酶（LIP）、多酚氧化酶（PPO）和过氧化物酶（POD）的活性变化趋势一致,并且处理间差异显著（P＜0.05）,随着初始C/N的升高,酶活性达到峰值所需的时间越长;在整个好氧堆肥过程中,C/N为25的T3处理4种酶的活性始终显著高于其它处理（P＜0.01）,这是T3处理中木质纤维素降解率最高的原因所在。3.2 LIP和PPO的活性与木质纤维素（木质素、半纤维素、纤维素）的降解为极显著正相关（P＜0.01）,堆肥前期,低C/N处理酶活性和降解率高于高C/N处理,堆肥后期,高C/N处理酶活性和降解率高于低C/N处理;MNP活性与木质素的降解为显著正相关（r=0.219*）,只参与木质素的降解。4、不同初始C/N影响了好氧堆肥过程中产β-葡萄糖苷水解酶（β-glucosidase）的微生物群落功能4.1初始C/N低的T1、T2处理细菌和真菌β-glucosidase基因的转录水平和转录效率均高于高C/N处理,且C/N高的处理GH1B-b1,GH1B-c1,GH1B-d1和GH3E-d3等β-glucosidase基因的转录水平及转录效率均低于C/N低的处理。4.2在高温期,GH3真菌家族β-glucosidase基因的转录效率和基因丰度均呈现较低水平,且GH1细菌家族β-glucosidase基因的转录效率在T3、T4、T5的高温期有所升高,比起GH3真菌家族β-glucosidase基因,T3、T4、T5处理高温期GH1细菌家族β-glucosidase基因在降解木质纤维素中发挥的作用更大。4.3在好氧堆肥过程中,高β-glucosidase基因丰度低转录效率的功能微生物在纤维素降解中生物学效应大于高转录效率低基因丰度的微生物。