异位发酵体系利用微生物的高温好氧发酵高效处理畜禽粪污,减少了环境污染,实现了农业废弃物的资源化利用。在功能微生物的驱动下,粪尿中的有机物逐渐分解,含氮化合物也会完成各个形态的转化。之前的研究发现异位发酵体系具备除氨保氮的优良性能,为降低氮素损失,提高发酵产物品质,阐明异位发酵体系中功能微生物驱动的氮素转化机制至关重要。本研究测定了异位发酵体系运行过程中的环境特征,利用稳定同位素标记技术和荧光定量PCR技术探究了不同发酵阶段的氮素转化速率和关键功能基因的拷贝数变化,采用宏基因组学技术注释了微生物和与氮素代谢相关的功能基因,并通过揭示微生物与环境特征、功能基因与环境特征、微生物与功能基因之间的相关关系初步建立了异位发酵体系的氮素循环网络,探讨了异位发酵体系的氮素转化机制。异位发酵体系的环境特征为高温、碱性、高氮,含水量基本维持在45%～65%之间。在异位发酵体系中,细菌主要由厚壁菌门、拟杆菌门、变形菌门和放线菌门组成,最丰富的细菌属为芽孢杆菌,温度是驱动细菌群落变异的主要因子。真菌主要由子囊菌门、担子菌门、毛霉门和壶菌门组成,最丰富的真菌属为壶菌属,驱动真菌群落变异的主要因子为氮素含量和温度。Binning重组的109个高质量MAG均隶属于细菌界。在微生物的作用下,异位发酵体系中的新陈代谢作用旺盛。畜禽粪污的持续添加补充了体系的氮素,异位发酵体系中的氮素代谢旺盛,尤其是氮的矿化。由携带ure A/B/C、ans B、asn B基因的芽孢杆菌、细杆菌、盐单胞菌等细菌推动的总氮矿化过程的最高速率可达136.60μg N g-1 d-1。自养硝化作用是硝态氮产生的主要途径,与高铵态氮含量相关。amo A基因丰度高于其他基因,且与hao、nar G、nir K、nos Z基因丰度一样均在发酵后期降低,有利于减少N2O排放。特吕珀菌和异常球菌属不仅参与了反硝化作用,还是hao和gdh＿K00261的潜在宿主。nos Z基因可作为异位发酵体系反硝化作用的表征基因。芽单胞菌属和Gemmatirosa在异位发酵体系的氮素代谢过程中可能同时在厌氧氨氧化、反硝化、矿化这三个过程中发挥重要作用。固氮作用主要由携带nif D/H/K/W基因的肠杆菌属、范菌属和莱略特氏菌等参与完成。本研究阐明了异位发酵体系的环境特征与氮素转化特征,初步揭示了在功能基因编码的相关酶的催化下异位发酵体系中的功能微生物驱动的氮素迁移过程,对降低EFS处理畜禽废弃物过程中的氮素损失、提高发酵产物品质具有重要意义。