【摘 要】
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我国是全球重要的农业大国,秸秆资源十分丰富。玉米秸秆富含氮、磷、钾、钙、镁和有机质等,是一种可再生的生物资源。同时,大量的玉米秸秆如果处理不当会给环境保护带来压力。近年来,蚯蚓堆肥成为一种广为接受的处理秸秆方式,堆制过程中的氮代谢途径受到众多研究者关注。本文在堆制秸秆过程中接种蚯蚓,研究蚯蚓在秸秆堆肥过程中对氮代谢的影响。本研究中堆制底物为玉米秸秆和牛粪,按照比例设置4个试验组,分别为A组（100
【基金项目】
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国家自然科学基金项目,蚯蚓堆制秸秆过程中碳氮分解代谢及温室气体生成机制（31872178）
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我国是全球重要的农业大国,秸秆资源十分丰富。玉米秸秆富含氮、磷、钾、钙、镁和有机质等,是一种可再生的生物资源。同时,大量的玉米秸秆如果处理不当会给环境保护带来压力。近年来,蚯蚓堆肥成为一种广为接受的处理秸秆方式,堆制过程中的氮代谢途径受到众多研究者关注。本文在堆制秸秆过程中接种蚯蚓,研究蚯蚓在秸秆堆肥过程中对氮代谢的影响。本研究中堆制底物为玉米秸秆和牛粪,按照比例设置4个试验组,分别为A组（100%玉米秸秆）、B组（玉米秸秆:牛粪=60:40）、C组（玉米秸秆:牛粪=40:60）和D组（100%牛粪）,每千克底物接种蚯蚓数量分别为0、60、120和180条赤子爱胜蚓,按接种蚯蚓数量将每组标记为A1、A2、A3、A4;B1、B2、B3、B4;C1、C2、C3、C4;D1、D2、D3、D4。试验分为预堆制和正式堆制两阶段。每15 d进行一次取样,测定堆制底物的理化性质、酶活力变化、气体排放和微生物群落结构变化等。主要研究结果如下:（1）堆制过程中,底物被分解,底物颜色逐渐变暗。接种蚯蚓后有利于底物中p H的稳定,试验结束时p H稳定在7.0附近;堆制底物中电导率总体呈现上升趋势,变化范围为476-1027μs cm-1;底物中全氮含量和硝态氮含量呈现出上升趋势;底物C/N呈现出下降趋势;底物中铵态氮和可溶性有机氮呈现先上升后下降的趋势,试验结束堆制底物达到稳定状态。（2）氨单加氧酶、亚硝酸盐还原酶和硝酸盐还原酶是氨氧化过程中的关键酶,在硝化和反硝化过程中发挥作用。氨单加氧酶活力呈现出先上升后下降的趋势,第75 d B3组酶活力为0.0170 U mg-1。亚硝酸盐还原酶和硝酸盐还原酶活力总体上随时间呈现出下降的趋势,堆制结束时B4组亚硝酸盐还原酶活力为0.327 mg NO2—N g-1 24h-1,B4组硝酸盐还原酶活力为18.140 mg NO3—N g-1 24h-1。蚯蚓的接种影响硝化和反硝化作用,不同的堆制底物中也表现出不同的酶活力变化。（3）测序样品中B13、B23和B44组中Shannon指数较大,群落多样性较高。堆制过程中Rhodococcus、Mycobacterium和Actinomyces为优势菌属,Actinobacteria和Proteobacteria为优势菌门。接种蚯蚓后堆制底物中Escherichia、Mycobacterium、Agromyces和Bosea的群落丰度百分比均提高。接种蚯蚓提高了堆制底物中群落多样性和丰富度。（4）N2O和NH3源于蚯蚓堆肥过程中的氮代谢。N2O排放主要集中在正式堆制过程中。A和B组N2O累积排放量少于C组和D组。A组和B组中N2O排放通量随时间呈现出上升的趋势,C组和D组中N2O排放通量随时间呈现出先上升后下降的趋势。第60 d B4组中N2O排放通量为0.004 mg kg-1 d-1。B组堆制底物中NH3排放主要集中在预堆肥期间,峰值出现在第3d。
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