关键嗜热真菌驱动堆肥过程的微生物演替机制及增效应用研究

针对农业有机废弃物处理效率低下的问题，研究人员通过高通量测序解析鸡粪/牛粪高温堆肥中真菌群落动态，分离获得16株具纤维素/木聚糖降解能力的嗜热真菌菌株。其中2株真菌的接种使堆肥周期从5天缩短至3天，发芽指数提升并显著促进小麦生长，为农业废弃物资源化提供了高效微生物菌剂开发策略。

　　

随着全球有机废弃物年产量预计在2025年突破21.9亿吨，如何高效处理占固体废物46%的有机废弃物成为重大挑战。传统堆肥技术存在周期长（3-9个月）、效率低下等问题，而嗜热微生物因其在高温环境下的卓越降解能力被视为破局关键。中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心的Xiaofang Li、Yan Li和Likun Wang团队在《Biochemical Engineering Journal》发表研究，首次系统揭示了嗜热堆肥过程中真菌群落的演替规律，并开发出能显著提升堆肥效率的微生物菌剂。

研究团队采用高通量测序技术分析鸡粪与牛粪1:1混合堆肥体系，结合原位分离培养和功能验证实验。通过监测0/1/3/6天样本的微生物动态，发现238种真菌在β-多样性（群落结构差异）上呈现显著阶段性变化。

动态变化

Chao1指数分析显示真菌多样性呈现"升高-降低"趋势，嗜热期与腐熟期保持130种核心菌种。Eurotiomycetes类真菌在高温期形成群落网络核心，其相对丰度与温度呈正相关。功能预测表明嗜热期纤维素/木聚糖降解菌丰度较初始阶段提升2.3倍。

功能验证

从60℃堆肥环境分离的16株真菌中，两株编号未公开的菌株经回接实验证实：使5天堆肥周期缩短至3天，发芽指数（种子萌发率指标）提升17.8%。小麦栽培试验显示处理组生物量增加23.6%，茎粗增长显著。

讨论与意义

该研究首次阐明Eurotiomycetes类真菌在堆肥高温期的核心地位，其通过上调碳水化合物代谢通路加速腐殖化。相比传统细菌菌剂，真菌菌剂在木质素降解和温度适应性方面更具优势。研究成果为开发"真菌-细菌"复合菌剂提供了理论依据，对实现农业废弃物10天快速处理的技术突破具有重要实践价值。国家自然科学基金（32250015）和河北省自然科学基金（C2022503014）为本研究提供了支持。