摘要
随着我国农业的迅速发展，每年会产生大量的禽畜粪便和秸秆废弃物，如若处理不当会造成严重的环境污染。为实现农业废弃物的资源化利用，堆肥作为一种环境友好型的技术可以广泛应用于处理这些废弃物。但在传统堆肥中，复杂且致密的木质纤维素降解速率较慢，使其成为堆肥过程中的限制因素。本论文针对木质纤维素降解困难的问题，从微生物和无机化学反应角度出发，研究不同过氧化氢体系对堆肥中木质纤维素降解、腐殖化程度和微生物菌群的影响。 本研究旨在探究不同的过氧化氢体系对堆肥中理化参数、有机质降解、腐殖质形成、微生物群落演替及污染物控制的影响。以促进裂解多糖单加氧酶的活性为目的添加过氧化氢和抗坏血酸，研究其对牛粪-蔗髓堆肥的影响。研究结果表明，在堆肥中过氧化氢和抗坏血酸加速了木质纤维素的降解，促进了水溶有机质的转化，提高了腐殖质的含量及其芳构化程度。此过氧化氢体系明显改变了细菌的群落结构，为木质纤维素降解提供更有利的微生物体系，其中厚壁菌门（Firmicutes）和放线菌门（Actinobacteria）的相对丰度明显提高。通过冗余分析发现有机质及木质纤维素的降解对细菌群落组成的影响较大。 将过氧化氢和氯化亚铜添加到牛粪-木糠堆肥中，旨在堆肥中发生类芬顿反应，研究类芬顿反应对堆肥中腐殖质形成机制和功能微生物菌群的影响。实验表明，类芬顿反应有助于堆肥中过氧化氢和羟基自由基的形成；堆肥中在类芬顿反应条件下漆酶活性（35.92U/g）明显高于对照组（29.56U/g），腐殖质含量（151.91g/kg）也显著高于对照组（131.73g/kg）。采用傅立叶变换红外二维相关光谱分析发现在堆肥中类芬顿反应明显促进酰胺类、醌类、脂肪族化合物和芳香族化合物形成腐殖质。宏基因组学分析显示，变形菌门（Proteobacteria）对AA1的贡献最大，类芬顿反应显著促进堆肥中假单胞菌属（Pseudomonas）和鞘氨醇单胞菌（Sphingomonas）丰度的增加。通过冗余分析表明，类芬顿反应、漆酶活性与腐殖质形成之间存在显著的相互作用，堆肥中类芬顿反应可以增强漆酶的活性，促进腐殖质的形成。 针对堆肥中污染物，探究类芬顿反应对重金属的形态变化、抗生素抗性基因的丰度变化及抗生素抗性基因宿主细菌的贡献度情况的影响。结果表明，堆肥中类芬顿反应促进锌、镍和锰重金属的钝化，抑制杆菌肽类抗生素抗性基因相对丰度的增长，且提高了变形菌门对杆菌肽类、四环素类和氨基糖苷类抗生素抗性基因的贡献度。冗余分析表明，堆肥中重金属的钝化有助于四环素类、大环内酯类-林可霉素类-链阳霉素类和氨基糖苷类抗生素抗性基因的去除，但对杆菌肽类和磺酰胺类抗生素抗性基因影响较小。 综上所述，这两种过氧化氢体系加速木质纤维素的降解，改变微生物群落结构，增强降解木质纤维素酶的活性，促进腐殖质的形成，控制污染物的危害，从而提高堆肥质量，改善堆肥工艺，为木质纤维素废弃物和畜禽粪便的处理提供了借鉴和参考。
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