《Journal of Hazardous Materials》：Copper valence dynamics link microbial redox functions to humification during composting
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•不同初始铜配方的表面铜价态轨迹存在差异。•铜处理组在第4天的AA1转录本比例高于对照组。•Cu(I)处理组的腐殖酸（HA）浓度增加量最大。•混合价态处理组的最终腐殖酸浓度最高。•添加铜时，第4天MAG204和MAG674的转录本水平较高，而MAG709则较低。引言有机废弃物
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不同初始铜配方的表面铜价态轨迹存在差异。
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铜处理组在第4天的AA1转录本比例高于对照组。
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Cu(I)处理组的腐殖酸（HA）浓度增加量最大。
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混合价态处理组的最终腐殖酸浓度最高。
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添加铜时，第4天MAG204和MAG674的转录本水平较高，而MAG709则较低。
引言
有机废弃物管理是资源回收、环境保护和农业可持续性面临的核心挑战 [41]。联合国环境规划署《食品浪费指数报告》估计，2022年全球产生了约10.5亿吨食物垃圾，相当于人均132 公斤，约占消费者可获取食物总量的19% [32]。这些损失不仅带来处置负担，还浪费了有机碳、营养元素和可再利用的生物质 [47]。富含木质纤维素的农业残留在这一背景下尤为重要，因为它们数量丰富，但往往在土地利用前得不到充分利用或充分稳定化 [25], [38]。
好氧堆肥可将这些残留物转化为具有农艺价值的稳定化产品 [7]。腐殖化涉及有机质通过微生物和化学作用转化为腐殖质的过程 [46]。堆肥质量取决于木质纤维素降解、腐殖化和氮素保藏的协同进展，以及成熟度和卫生状况 [42], [44]。
铜是农业有机废弃物中常见的微量金属，特别是在粪源基质中，这归因于其在畜牧生产和饲料补充中的使用 [1]。大多数堆肥研究聚焦于铜总浓度、生物有效性或钝化，而铜价态动态研究尚不充分 [1], [9]。腐殖质供体可将Cu(II)还原，而Cu(I)在有氧条件下会发生再氧化；络合作用可稳定Cu(I)并影响这一平衡 [12]。在有还原剂的有氧模型溶液中，铜循环会产生活性氧（ROS）（W. [17]）。Cu(I)还会损害细菌铁硫酶，使铜外排和细胞内保护成为耐受的关键 [23], [26]。在具有氧梯度、有机配体和高微生物活性的堆肥基质中 [28], [48]，这些过程可能影响微生物选择和有机质转化。因此，铜既应被视为污染物，也应作为功能性氧化还原因子进行考察，它有可能将基于腐殖化的资源回收与污染控制联系起来。
这一视角在木质纤维素堆肥中尤为相关，其中腐殖化涉及氧化解聚、芳香中间体转化、碳水化合物降解以及随后腐殖质的形成（[35], [36], [45]；J. [55]）。AA1家族包含涉及芳香转化的类漆酶多铜氧化酶 [33], [39]。与漆酶相关的过程已被证明与堆肥过程中的木质素分解和腐殖质形成有关 [27]。铜提供催化辅因子，并诱导真菌培养物中漆酶基因的转录 [29]。因此，AA1相关功能为铜有效性与腐殖化之间的联系提供了一个候选纽带，而辅因子供给和氧化还原条件则为它们的响应提供了不同的解释。
腐殖化过程伴随着组成变化和氧化还原演化的发生（L. [4]；S. [16]）。腐殖化有机质可能通过醌类和酚类相关转化而发展出电子穿梭潜力 [43]。我们此前关于同一堆肥实验的报告将铜价态与CK、CU1和CU2中的ROS指示响应和抗生素抗性联系起来 [21]。尚未解决的问题在于，铜轨迹如何与腐殖化过程中的底物处理和氧化还原功能相关联，尤其是在混合价态输入条件下。基因组分辨率分析可识别功能基因的承载体及其MAG水平的转录响应。
本文动态地考察了铜价态，而非将其视为固定的处理标签。我们假设Cu(I)/Cu(II)转化会重新组织底物处理和氧化还原功能及其微生物承载体，从而影响木质纤维素转化和腐殖化。我们结合XPS–Auger分析、宏基因组学、第4天宏转录组学和基因组分辨率分析，探讨在等量添加铜的条件下，Cu(I)、Cu(II)和混合价态输入是否产生不同轨迹，这些轨迹如何与AA1、底物转化和氧化还原特征相关联，以及哪些MAG承载了这些功能并表现出转录响应。与CK的对比刻画了添加铜的响应，而各铜处理组之间的对比则考察了与初始配方相关的差异。
各节摘要
堆肥材料与实验设计
本研究使用与 [21] 相同的堆肥实验，该研究考察了CK、CU1和CU2中的抗生素抗性。本分析还纳入了CU3，并考察了木质纤维素转化、腐殖化和微生物功能。黑木耳（Auricularia heimuer）菌棒废弃基质和鸡粪经风干、粉碎、过筛（2 毫米），按3:1（干重）混合，与相关的黑木耳残留物—粪便配方一致 [20]。
设置了四个处理，每个处理三重复：CK
铜价态动态与堆肥条件变化
所有处理均表现出典型的堆肥温度曲线（图S1）。堆体温度在初期迅速升高，CK、CU1、CU2和CU3均在约4天内达到嗜热阶段，最高温度超过60°C。此后温度逐渐下降，至30天堆肥结束时接近环境温度。
XPS–Auger分析显示表面铜赋存形态随时间变化明显（图1a；图S2）。第4天，Cu(I)占
结论
在木质纤维素堆肥过程中，铜价态动态与微生物氧化还原功能和腐殖化指标相关联。表面铜赋存形态遵循处理特异性轨迹，而第4天的转录本则区分了AA1相关、底物处理、呼吸和铜稳态响应。CU1的木质素和纤维素浓度下降幅度最大，腐殖酸浓度增加量也最大；CU3的半纤维素下降幅度最大，最终腐殖酸浓度最高。CU2的
CRediT作者贡献声明
马永生：撰写初稿、方法学、形式分析、数据整理、概念设计。叶中森：验证、方法学。徐帅：撰写审阅与编辑、监督、概念设计。刘珠峰：撰写审阅与编辑、资源、项目管理、资金获取。
利益冲突声明
作者声明不存在已知的可能影响本文所报告工作的竞争性经济利益或个人关系。
致谢
作者感谢吉林省野生食用菌资源保护与利用跨区域合作科技创新中心（YDZJ202402013CXJD）和吉林食用菌产业技术体系（JLARS-2026-060101）的经费支持。感谢国家留学基金委向第一作者提供的资助（项目编号202608220007）。
Yongsheng Ma|Zhongsen Ye|Shuai Xu|Zhushan Liu
