添加水稻土和砖红壤对牛粪秸秆好氧堆肥过程中氮素损失的影响

摘要

【目的】探究添加水稻土和砖红壤对牛粪秸秆混合堆肥过程中氮代谢特征、微生物群落演替以及关键基因富集的影响，为减少堆肥过程中的氮损失提供科学依据。【方法】将牛粪与秸秆按干质量6∶4混合，设置对照组（CK组，不加土）及添加堆肥体干质量10%水稻土（PS）和10%砖红壤（LS）的2个处理组，堆肥开始后分别于第1,3,7,14,21,28和35天取样，利用元素分析仪测定堆肥体的总碳（TC）、总氮（TN）含量，用全自动分析仪测定堆肥体的氨态氮（NH⁺₄-N）、硝态氮（NO^-₃-N）含量并使用土壤DNA试剂盒提取堆肥样品的DNA,通过高通量测序技术分析堆肥体的微生物群落结构。【结果】添加矿质土壤能有效减少氮损失，且以LS组效果最明显。堆肥结束后，除硝态氮外，PS和LS组氨态氮和总氮含量分别较对照组提高5.90%,6.88%和2.94%,11.20%,N₂O含量分别较对照组降低7.75%和11.30%。与CK组相比，PS和LS组Chao指数和Shannon指数显著提高，其中棒状杆菌属（Corynebacterium）、索氏梭菌属（Paeniclostridium）、罗姆布茨菌属（Romboutsia）和norank＿SBR1031等细菌属在LS组中的相对丰度显著增加，嗜热真菌属（Thermomyces）和毛壳菌属（Chaetomium）等真菌属在PS和LS组中的相对丰度均显著增加。此外，PS和LS的添加还可以通过增强氨基酸代谢增加固氮基因nifH、nifK和nifD的相对丰度，以及减少反硝化基因nirS和nirK的相对丰度而有效减少氮损失。【结论】添加水稻土和砖红壤可以增强牛粪秸秆混合堆肥过程中的固氮作用，并通过抑制反硝化基因的富集减少氮损失，为堆肥过程中的氮管理提供了新策略。

关键词

堆肥 / 牛粪与秸秆 / 水稻土 / 砖红壤 / 微生物群落 / 氮代谢