摘要
好氧堆肥是实现猪粪无害化和资源化的重要途径，其是由微生物主导将不稳定有机物转化为稳定腐殖质类物质的生物化学过程。然而，由于Cu的化合物（CuSO4和CuCl2）常作为饲料添加剂广泛应用于养猪业，致使猪粪中富集了大量Cu，其有效形态会影响堆肥中参与有机物转化微生物的活动，提高抗生素抗性基因（ARGs）丰度，导致堆肥产品质量下降。针对上述问题，本研究采用连续高温好氧堆肥方式，在此基础上通过添加生物炭达到强化堆肥对Cu有效形态的钝化效果。基于此，本研究将富Cu猪粪作为研究对象，重点关注生物炭对富Cu猪粪连续高温堆肥过程中主要理化指标、腐殖化进程、微生物群落多样性、ARGs的影响，厘清生物炭作用下微生物群落对腐殖质生成的作用机理，探明生物炭对连续高温堆肥中Cu的钝化及其对ARGs的削减作用机制。本文取得的主要结论如下： （1）添加生物炭可降低堆体pH和EC值，使最终堆肥产物中的EC值小于4mS/cm；可使NH4+-N含量降低27.1%，NO3--N含量增加134.7%，总氮（TN）含量增加20.1%；生物炭处理中总有机碳（TOC）水平可升高6.2~11.5%，但添加生物炭会引起水溶性有机碳（DOC）的降低，至堆肥结束DOC含量减少了19.2%。 （2）生物炭处理降低了富里酸在堆体中的含量，使其胡富比（胡敏酸/富里酸）高于其他处理，提高了腐殖化进程。细菌群落与相关性分析结果表明，生物炭处理增加了可以降解纤维素、木质素的细菌属（如，Bacillus、Sinibacillus、Ammoniibacillus和Thermobacillus）的丰度，且改变了堆肥中与胡敏酸和富里酸变化相关的主要细菌属。 （3）添加生物炭可促使生物有效态Cu组分向残余态转化，并促进了有机磷的矿化，提高了有效磷（H2O-P和NaHCO3-P）在总磷中的占比。Cu形态变化与腐殖质和磷组分间的相关性分析表明，H2O-P与弱酸提取态及可还原态Cu呈显著正相关，NaHCO3-P则与可氧化态Cu呈极显著正相关；腐殖质中的胡敏酸组分则与可氧化态Cu表现为显著正相关。 （4）好氧堆肥降低了大环内酯类ARGs（ermA和ermB）、磺胺类ARGs（sul1和sul2）、抗铜基因（pcoA）和可移动遗传元件（TN916、intI1和intI2）在堆体中的相对丰度。添加生物炭提高了富Cu猪粪堆肥过程中copA、ermA、intI1和磺胺类ARGs的削减作用。冗余分析表明，可氧化态Cu是copA基因增加的主要诱因，弱酸提取态Cu则主要影响堆肥中ermA、ermB、TN916的分布。Network分析表明细菌群落是影响堆肥中抗性基因变化的主导因素，添加生物炭可降低富Cu猪粪堆肥中抗性基因的潜在宿主细菌丰度，并减弱可移动遗传元件和抗性基因在细菌群落中的关联。
NETL