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蚯蚓堆肥是废弃物资源化利用的有效途径，为明确规模化蚯蚓处理废弃物过程中碳（C）、氮（N）、磷（P）元素的物质变化规律与环境效益，以工厂化蚯蚓处理牛粪模式为对象，分析各环节物料的属性变化、气体排放规律和养分向堆体下方土壤迁移情况，并量化环境影响值。研究结果显示，蚯蚓处理过程中，固体物料全C、C/N和C/P均表现出降低的趋势，全N含量有所提高，pH和全P无明显变化；蚯蚓粪成品C/N、NH4+和NH4+/NO3-的范围均达到堆肥腐熟的标准。随着蚯蚓堆肥过程的进行，CH4和N2O的排放速率呈降低的趋势，CO2和NH3分别在蚯蚓处理中期和初期排放达到最高；C、N通过气体形式损失率分别为25.2%和10.9%。堆放牛粪后，土壤全N和全P含量主要在0～20 cm深度有所增加，平均增幅分别为23.8%和12.0%;NH4+和NO3-含量在不同土层均有所提高；有效P含量在0～10 cm深度增幅达到3倍以上。蚯蚓处理牛粪的全球变暖潜势、富营养化潜势、酸化潜势分别为181.1 kg CO2 eq/t、0.24 kg PO4 eq/t和1.29 kg SO2 eq/t，整体优于传统的好氧堆肥和厌氧发酵模式。研究结果可为蚯蚓处理过程中的品质控制、气体减排和污染防控提供理论参考，并为蚯蚓堆肥处理废弃物模式的工厂化应用推广提供思路。