促进堆肥二次发酵真菌在堆肥中的应用效果

2022-01-17魏启航冯瑶马倩倩李艳丽刘元望李兆君任艳芳

中国农业科学 2021年24期

魏启航，冯瑶，马倩倩，李艳丽，刘元望，李兆君，任艳芳

促进堆肥二次发酵真菌在堆肥中的应用效果

1常州大学环境与安全工程学院，江苏常州 213164；2中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/农业农村部植物营养与肥料重点实验室，北京 100081

【目的】二次发酵是实现鸡粪等养殖废弃物功能价值提高的关键阶段，本研究旨在将前期筛选得到的真菌应用于鸡粪堆肥的二次发酵阶段，探讨其促进二次发酵的效果并对其进行鉴定，为今后鸡粪的高值化与资源化利用提供理论依据和支撑。【方法】以鸡粪一次发酵产物为原料，添加实验室前期筛选的2株真菌（分别为FCM1和FCM3）进行二次发酵试验。共设置3个处理，分别为对照CK：原料中加入1%（体积L∶干物质量kg）无菌液体培养基；F1：原料中加入1% FCM1菌液；F3：原料中加入1% FCM3菌液。在二次发酵的不同时期，分析测定堆体温度、pH、电导率（EC）、铵态氮、硝态氮、种子发芽指数以及腐殖酸等指标。【结果】与对照相比，添加真菌主要促进了二次发酵阶段快速升温和腐殖化过程快速进行。与未接菌处理相比，真菌FCM3使堆料提前8 d进入升温期，真菌FCM1效果不佳，且在一定程度上延后了鸡粪堆肥的二次发酵。F3处理高温阶段（>50℃）持续了13 d，堆料的GI比对照处理提前25 d达到80%，且腐殖化程度较高（PHA=74.58%，PHA：胡敏酸/总腐殖酸）。相关分析表明，GI与pH、PHA显著正相关，与EC显著负相关。经形态和ITS rDNA测序等方法鉴定，FCM3为链格孢菌。【结论】真菌FCM3能够在一定程度上促进鸡粪堆肥二次发酵的进行，提高堆料的腐殖化程度。

二次发酵；真菌；堆肥腐熟；高值化；链格孢菌

0 引言

【研究意义】据统计发现，我国畜禽粪便产生量增速放缓，总量逐渐趋于稳定[1]，每年产生的养殖废弃物可达38亿吨，但综合利用率不到60%[2]。那些未能资源化利用或未经过无害化处理的废弃物不仅严重污染环境，而且在一定程度上危害人畜健康[3-4]。为了全面推进畜禽养殖废弃物资源化利用，国务院办公厅印发的《关于促进畜牧业高质量发展的意见》[5]提出，到2030年全国畜禽粪污综合利用率达到85%以上。因此，如何提高畜禽养殖废弃物的综合利用率已成为当前亟待解决的问题。【前人研究进展】好氧堆肥是畜禽废弃物无害化处理和资源化利用的重要方式[6]，在堆肥过程中微生物将易降解的有机物分解后吸收转化成自身细胞物质，并将不易降解的有机物分解为无机物[7]。整个堆肥过程由一次发酵和二次发酵两个阶段构成，其中一次发酵主要实现废弃物的无害化，二次发酵则是实现堆肥产品的功能提升[8]。在生产实际中，基本实现了堆肥快速进行，但是堆肥产品腐熟不完全，肥效低、功能差[9-10]。大量研究表明，接种特异性外源微生物能够有效促进堆体升温，加快腐熟进程，缩短堆肥周期[11-12]。孙旭等[13]研究发现，添加腐熟剂能够促进堆肥升温，减少堆肥产品的毒性，促进堆料腐殖化从而缩短了堆肥时间。LIU等[14]研究发现，接种特定微生物可以提高牛粪堆肥的升温速率，有利于减少堆肥时间，促进牛粪腐熟。但是，上述研究大多数只针对堆肥过程的一次发酵，鲜见有针对堆肥二次发酵过程的研究报道，究其原因是堆肥初始阶段添加的微生物等腐熟剂，大部分作用于一次发酵过程，促进鸡粪等堆料的快速升温，鲜见有作用于堆肥二次发酵过程。【本研究切入点】鉴于此，本研究以前期从堆肥二次发酵阶段的堆体中筛选得到的真菌为研究对象，以鸡粪一次发酵产物为原料，进行二次发酵试验，探讨其促进二次发酵的效果并对其进行鉴定。【拟解决的关键问题】本研究旨在将前期通过筛选得到的真菌应用于鸡粪堆肥的二次发酵阶段，探讨其促进二次发酵的效果，以期为今后鸡粪的高值化与资源化利用提供理论依据和支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验所用菌株FCM1和FCM3是由实验室前期分离筛选获得的真菌。

二次发酵试验于2019年10—12月在唐山市乐亭县京台四方（唐山）生物科技有限公司进行，以该公司经过一次发酵无害化后的物料（鸡粪和食用菌渣混合堆肥10 d后的堆料，一次发酵最高温度为60℃，50℃以上高温持续5 d）为试验原料，其理化性质如表1所示。

1.2 培养基与菌剂的制备

真菌所用培养基为改良马丁培养基，其配方为：蛋白胨5 g，葡萄糖20 g，磷酸氢二钾1 g，硫酸镁0.5 g，酵母粉2 g，琼脂18 g，蒸馏水1 L，pH 6.2—6.6。

表1 堆肥原料理化性质

将斜面保存的两株真菌分别接种至改良马丁培养基平板上进行活化，然后将活化后的真菌接种至液体改良马丁培养基进行扩大培养，制成菌液。

1.3 堆肥二次发酵试验

1.3.1 试验设计试验设置3个处理。（1）对照CK：原料中加入1%无菌液体培养基；（2）F1：原料中加入1% FCM1菌液；（3）F3：原料中加入1% FCM3菌液；1%指菌液体积（单位：L）与干物质量（单位：kg）之比。所用原料为经过一次发酵后的物料（见1.1），各处理堆料和菌液充分混匀后准确称量60 kg装入泡沫箱中进行堆肥二次发酵试验，每个处理设置3次重复。堆肥过程中根据堆体温度变化每3天翻堆一次。

试验在堆肥的第1、7、14、21、28、35、45、60天结合翻堆进行采样，采集的样品分成两份。其中一份烘干、粉碎过筛后测定腐殖酸、胡敏酸和富里酸含量；另一份置于-20℃保存，用于pH、EC、铵态氮、硝态氮以及种子发芽指数的测定。

1.3.2 测定项目及方法每日9：00用温度计测定堆体中间的温度及环境温度；取新鲜样品按水样比10∶1（v/m）充分搅拌混匀后静置0.5 h，采用pH计和电导仪测定pH和EC值[15]；铵态氮和硝态氮采用2 mol·L-1KCl浸提，然后分别通过靛酚蓝比色法[16]和紫外分光光度法[17]测定。

种子发芽指数[17]的测定方法如下：称取10 g堆肥样品置于含有90 mL去离子水的三角瓶中，放置于摇床中振荡浸提1 h后过滤，吸取该滤液10mL，加到铺有1张滤纸的培养皿（内径9cm）内，每个培养皿点播10粒饱满的小麦种子，每个处理重复3次，取蒸馏水代替浸提液作为空白对照，在恒温培养箱中25℃培养72h后测量发芽率和根长，根据以下公式计算种子的发芽指数：

种子发芽指数（GI）=（处理组发芽率×处理组根长）/（空白组发芽率×空白组根长）×100%。

总腐殖酸采用碱性焦磷酸钠浸提-重铬酸钾容量法测定[18]；取总腐殖酸浸提液用浓盐酸酸化至pH=1，静置过夜后离心得到沉淀物为胡敏酸，用氢氧化钠溶解-重铬酸钾容量法测定其含量；富里酸含量用总腐殖酸含量减去胡敏酸含量[19]。

1.4 菌株的鉴定

将真菌FCM3接种到改良马丁培养基平板上，25℃恒温培养7 d后，观察菌落形态。由上海派森诺生物科技股份有限公司进行ITS rDNA测序分析，通过DNAsecure新型植物基因组DNA提取试剂盒提取真菌基因组DNA。PCR扩增：正向引物ITS1（5′-TCCGTAGGTGAACCTGCGG-3′）、反向引物ITS4（5′-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3′）。测序获得的FCM3序列在NCBI数据库中进行BLAST比对，然后采用MEGA 7.0构建系统发育树。

1.5 数据处理

采用Excel 2019和SPSS statistics 20进行数据处理与统计分析，采用Origin 2018软件作图。

2 结果

2.1 添加真菌对堆肥二次发酵阶段温度的影响

图1显示了二次发酵过程中堆体和环境温度的变化。由图可知，二次发酵原料仍含有未腐熟的物料，因此本试验中各处理都经历了升温和降温的过程，最终与环境温度变化趋于一致。CK、F1和F3处理分别于堆肥第19、24和11天开始升温，至堆肥第27、35和17天达到最高温度（分别为50、53.7和58.3℃）。其中，F3处理不仅升温快，而且高温（>50℃）持续时间长（13 d），分别比CK、F1处理多了12和11 d。

图1 堆肥二次发酵过程中温度的变化

2.2 添加真菌对堆肥二次发酵阶段pH和EC的影响

不同处理二次发酵过程中pH和电导率（EC）的变化如图2所示。整体上看，各处理的pH和EC变化趋势大致相同，pH呈上升的趋势，EC呈现下降的趋势。由图2-A可知，发酵初始阶段各处理的pH略有降低，但从第14天开始各处理的pH显著升高并在第45天达到最大值，之后缓慢下降直至试验结束，最终各处理的pH稳定在9.0左右。二次发酵的第21—28天期间，各处理的pH差异显著，但随着二次发酵的进行，处理间差异逐渐减小直至堆肥结束。由图2-B可知，堆肥二次发酵过程中各处理的EC不断降低，但在二次发酵的第14—21天期间，F3处理的EC迅速降低使其显著低于其他处理，这可能是因为FCM3菌株的添加促进了堆体升温，导致该阶段腐殖化过程加快。试验结束时，各处理的EC在3.1—3.2 mS·cm-1之间。

2.3 添加真菌对堆肥二次发酵阶段NH4+-N含量、NO3--N含量的影响

由图3-A可知，各处理的NH4+-N含量呈现先下降后升高的变化趋势，CK、F1和F3处理的NH4+-N含量分别在发酵21、28和14 d达到最低值，与各处理的升温时间（19、24和11 d）基本对应，说明NH4+-N含量变化与温度密切相关，随着温度的升高而增加。第21天后，F3处理的NH4+-N含量显著高于其他处理，与pH的变化趋势基本一致。由图3-B可知，各处理的NO3--N含量前期变化波动较大，而后期变化趋势大致相同。CK和F1处理的NO3--N含量在28 d达到最高值，而F3处理则在14 d达到最高值。二次发酵第21天后，F3处理的NO3--N含量低于其他处理，与NH4+-N含量的结果相反。

图2 堆肥二次发酵过程中pH和EC的变化

图3 堆肥二次发酵过程中NH4+-N与NO3--N含量的变化

2.4 添加真菌对堆肥二次发酵阶段种子发芽指数的影响

种子发芽指数（GI）可以直接体现出堆料的植物毒性，所以通常用来判断堆肥的腐熟程度。一般认为，当GI值大于80%时，堆料完全腐熟并且无植物毒性[20]。如图4所示，随着二次发酵时间的推移，各处理的GI呈现先下降而后升高的变化趋势。F3处理的GI则显著高于CK和F1处理，在35 d时达到87.5%，表明该处理已达到完全腐熟，分别比CK、F1处理提前了25和10 d。试验结束时，CK、F1和F3处理的GI分别为86.3%、92.9%和108.0%。

图4 堆肥二次发酵过程中种子发芽指数（GI）的变化

2.5 添加真菌对堆肥二次发酵阶段总腐殖酸、胡敏酸以及富里酸的影响

各处理的总腐殖酸、胡敏酸和富里酸含量变化如图5所示。由图5-A可知，CK和F1处理的总腐殖酸含量在初始阶段先升高，至第7天时达到最大值，随后呈下降趋势；而F3处理的腐殖酸含量在发酵过程中持续降低且低于其他处理，这可能是由于添加的真菌FCM3促进堆体升温，提高微生物活性从而迅速降解堆料中易降解的腐殖酸。然而，当堆肥结束时，各处理的总腐殖酸含量都保持在180 g·kg-1左右。

图5 堆肥二次发酵过程中总腐殖酸、胡敏酸、富里酸含量及PHA的变化

由图5-B可知，CK和F1处理的胡敏酸含量在第7天时分别达到最大值148.0 g·kg-1和144.6 g·kg-1，但随着二次发酵的进行，胡敏酸含量不断降低；而F3处理的胡敏酸含量变化较为稳定，虽然前期低于其他处理，但当堆肥结束时却高于CK和F1处理，这可能是由于真菌FCM3促进了堆肥腐殖化作用，在高温期将难降解的有机质分解成小分子物质后又形成稳定的胡敏酸。与初始阶段相比，堆肥结束时CK处理的胡敏酸含量降低了13.6 g·kg-1，而F1和F3处理分别升高了4.0和7.7 g·kg-1，这表明添加真菌后有利于胡敏酸的生成，且真菌FCM3效果显著。

发酵过程中，富里酸含量的变化与腐殖酸含量的变化相似（图5-C）。总体上富里酸含量呈下降趋势，当堆肥结束时，CK、F1和F3处理的富里酸含量分别为65.6、58.8和45.2 g·kg-1，F3处理的富里酸含量显著低于其他处理。

PHA（胡敏酸/总腐殖酸）是用于评价堆肥腐殖化程度的重要参数[21]。由图5-D可知，随着堆肥发酵的进行，各处理的PHA大致呈上升趋势。与CK和F1处理相比，F3处理的PHA在14—21 d迅速升高，且21 d后高于其他处理。试验结束时，CK、F1和F3处理的PHA增幅分别为7.8%、13.4%和19.1%，以F3处理增幅最大，更有利于提高堆肥品质。

2.6 添加FCM3后堆肥二次发酵阶段堆料的变化

由图6可以看出，堆体表层出现少量白色真菌（7 d），而CK处理无明显变化，可以推测此白色真菌为FCM3。随着FCM3的生长，堆体表层遍布白色菌丝（14 d），而此时堆体的温度不断升高，这表明FCM3的生长有效促进了堆体升温。然而，当温度高于50℃时FCM3大量休眠或死亡（21 d）。第28 d时，堆体表层还有少量白色菌丝，此时堆料接近腐熟（GI=77.1%）；直至35 d时，白色菌丝消失，堆体温度不断降低并趋于环境温度，堆料完全腐熟。最终，45 d时堆料中块状物减少且颜色呈现黑褐色。

图6 堆肥二次发酵过程中F3处理堆料的变化

2.7 堆肥二次发酵阶段F3处理各指标之间相关性

GI是评价堆肥腐熟程度最常用的指标[17,20,22]。本试验发现，F3处理的GI显著高于其他处理，二次发酵腐熟程度最高，为研究该处理发酵过程中与GI相关的影响因素，该部分分析了F3处理中GI与pH、EC、NH4+-N、NO3--N和PHA的Pearson相关性（表2）。结果显示F3处理的GI与pH、EC、NH4+-N以及PHA极显著相关（|r|>0.85）。此外，由表2还可以发现pH、NH4+-N和PHA两两之间存在显著正相关性，EC与这3个指标之间则存在显著负相关性，而NO3--N与其他指标之间无显著相关性。

表2 F3处理各指标Pearson相关性分析

*表示在0.05水平上显著相关；**表示在0.01水平上显著相关

*Indicate significant correlation at 0.05 level;**Indicates significant correlation at 0.01 level

2.8 FCM3鉴定结果

真菌FCM3在改良马丁培养基平板上25℃恒温培养7 d，其形态如图7所示。菌落初期为白色、絮状，背面呈浅褐色；老后变暗，背面呈黑褐色；7 d后菌落直径可达70 mm。提取FCM3菌株进行ITS rDNA测序分析发现，真菌FCM3与sp（MN856387.1）基因序列同源性最高，达到99.81%，其系统发育树如图8所示。结合形态学特征和分子生物学鉴定，可以确定其为链格孢菌。

图7 FCM3菌落形态

图8 FCM3系统发育树

3 讨论

3.1 链格孢菌应用于堆肥二次发酵的可行性

好氧堆肥是畜禽废弃物资源化、无害化处理的重要途径[6]。目前，在商业化生产中，由于堆肥周期过长、场地有限以及发酵不充分等问题，严重限制了有机肥生产效率和堆肥品质。通过接种特异性外源微生物可以有效缩短堆肥周期，提高好氧堆肥的效率[12-14]。因此，用于堆肥的菌株筛选已成为研究热点[9-11]。目前绝大多数菌剂主要作用于堆肥一次发酵阶段，然而越来越多的研究表明，添加菌剂虽然有效促进了堆肥升温、提高了堆肥效率，但是最终堆料却难以完全腐熟。王玉等[23]在研究猪粪和秸秆堆肥时发现，接种极端嗜热功能菌剂的处理最终GI为72.1%。王信等[24]为了筛选高效促进牛粪发酵的菌剂，将4株菌根据不同比例配制成7种菌剂。结果表明，堆肥结束时各处理的GI均低于80%。因此，为了进一步提高堆肥品质及其功能，在二次发酵前添加菌剂不仅具有一定的理论意义，同时也具有较高的实践应用价值。目前，常用于堆肥发酵的菌株主要有不动杆菌、芽孢杆菌、酵母菌和黑曲霉[9,13-14,25]等，而链格孢菌往往被作为植物致病菌研究其危害[26]。然而，并非所有的链格孢菌均会对植物产生危害[27]。研究表明，从交链孢菌中分离得到的极细链格孢激活蛋白不仅可以提高植物免疫力，还能够促进植物生长并提高叶绿素含量[28]。YANG等[29]研究链格孢菌时发现，其产生的毒素可以提高玫瑰的免疫力，对玫瑰蚜虫具有良好的防治作用。本研究发现，添加链格孢菌后堆料的种子发芽指数显著高于其他处理，并未危害种子的生长。此外，F3处理的高温期持续了13 d，实现了畜禽粪便的无害化处理[30]。

3.2 接种菌剂对堆肥二次发酵过程的影响

堆肥二次发酵过程中各项指标均有较大变化。温度和pH能够直接体现堆肥发酵的过程，本研究结果表明，与对照相比，添加真菌FCM3的处理不仅升温快，且高温（>50℃）持续时间也最长（13 d），比CK处理多了12 d。与LIU等[14]的菌剂相比，本研究所得到的菌株FCM3促进升温效果更加显著。而pH的变化是堆肥过程中含碳有机物所产生的有机酸和含氮有机物所产生的氨共同作用的结果[31]。试验以一次发酵后的物料为原料进行二次发酵试验，微生物分解含碳有机物产生的小分子有机酸含量较高，导致二次发酵初期各处理的pH较低，但是当各处理进入升温期后可能其中的氨化细菌反应剧烈，且小分子有机酸也进一步被腐殖化，使得堆体pH持续升高[32]；45 d后各处理的pH呈现略微下降趋势（图3-A），可能是由于硝化作用逐渐增强，堆体中铵态氮不断被转化为硝态氮[33]。HUANG等[34]研究猪粪和木屑堆肥时发现，堆肥期间各处理EC呈先升高后降低趋势，其降低的过程正好处于堆肥二次发酵阶段。本试验结果与之相同，堆肥二次发酵过程中各处理的EC不断降低，这可能是由于可溶性盐与其他有机小分子物质参与了腐殖化过程而导致其沉淀或固定[35]。试验结束时，各处理的EC均低于4 mS·cm-1，不会对植物生长造成危害[36]。本试验对二次发酵过程中NH4+-N含量和NO3--N含量也进行了测定，结果表明二次发酵过程中F3处理的NH4+-N含量较高，NO3--N含量却低于其他处理，这可能是由于其更长的高温期使堆体中有机物分解产生更多的NH3，其中一部分NH3溶于水形成NH4+-N，导致F3处理的NH4+-N含量和pH偏高；而另一部分NH3则散于空气造成氮损失，导致硝化作用产生的NO3--N含量低于其他处理[37]。研究表明，堆肥腐熟时NH4+-N含量应低于400 mg·kg-1，NH4+-N/NO3--N的值应小于0.16[30,38]。试验结束时，CK、F1和F3处理的NH4+-N含量分别为194.9、188.6和201.1 mg·kg-1，NH4+-N/NO3--N的值分别为0.031、0.028和0.038，两项指标均表明堆料已经腐熟。很多研究表明，当GI＞80%时堆料完全腐熟[39]。本研究发现F3处理的GI显著高于其他处理，并在35 d达到完全腐熟，分别比CK、F1处理提前25和10 d，这表明真菌FCM3可以有效促进堆肥腐熟、使堆料无害化。此外，以往的研究表明，堆料中NH4+-N含量的增加会提高植物毒性[40-41]。本研究却发现F3处理的GI与NH4+-N之间存在显著正相关性，这是由于NH4+-N含量虽呈升高趋势但总量变化较小，仅增加了0.05 g·kg-1，故不会对GI造成明显影响。综上分析，真菌FCM3有效促进了二次发酵过程中堆料的腐熟，提高二次发酵效率。

3.3 接种菌剂对堆肥二次发酵产物品质的影响

堆肥过程中，总腐殖酸的含量是由矿化作用和腐殖化作用共同决定的，是评价堆肥腐熟程度和肥料农用效果的重要指标[19,42]。本研究二次发酵结束时各处理的腐殖酸含量都有所降低，这与李恕艳等[19]研究结果一致。然而，李恕艳等[19]和许修宏等[43]研究发现，堆肥结束时接种菌剂处理的腐殖酸、胡敏酸和富里酸含量均高于未接菌的处理。而本研究结果却不同，堆肥结束时虽然添加真菌处理的胡敏酸含量高于CK处理，但总腐殖酸与富里酸的含量却略低于CK处理。这主要是由于一方面富里酸分子量小、结构简单，易被微生物降解[44]；另一方面，可能是由于添加FCM3的处理温度高于CK处理，微生物活性较强从而迅速降解堆料中易降解的腐殖酸成分。胡敏酸是腐殖酸中分子量大、稳定性高的物质，且含有多种功能基，如羧基、酚羟基等，也是最有利于土壤修复的物质[45]。PHA为胡敏酸与总腐殖酸比值，其值越高则堆肥氧化程度及芳构化程度越高，较高PHA的堆肥产物用于土壤后不仅促进植物根部的生长，还可以增强植物呼吸作用和光合作用[19]。本研究发现，试验结束时F3处理的胡敏酸含量高于其他处理，其PHA也高达74.6%，比未接菌处理高了11%，这些均表明真菌FCM3提高了鸡粪二次发酵的堆肥品质。因此，接种FCM3提高了二次发酵产物的品质，有利于促进鸡粪的高值化利用。

4 结论

本研究结果表明，添加真菌FCM3可以促进堆肥二次发酵阶段快速升温和腐殖化过程快速进行。与未接菌处理相比，真菌FCM3使堆料提前8 d进入升温期，真菌FCM1效果不佳，且在一定程度上延后了鸡粪堆肥的二次发酵。F3处理高温阶段（>50℃）持续了13 d，堆料的GI比对照处理提前25 d达到80%，且腐殖化程度较高。因此，真菌FCM3能够在一定程度上促进鸡粪堆肥二次发酵的进行，提高堆料的品质。

[1] 牛新胜, 巨晓棠. 我国有机肥料资源及利用. 植物营养与肥料学报, 2017, 23(6): 1462-1479.

NIU X S, JU X T. Organic fertilizer resources and utilization in China. Journal of Plant Nutrition and Fertilizer, 2017, 23(6): 1462-1479. (in Chinese)

[2] 中国物资再生协会. 《关于推进农业废弃物资源化利用试点的方案》解读. 中国资源综合利用, 2016, 34(10): 15-16.

China National Resources Recycling Association. Interpretation of the plan for promoting the pilot of agricultural waste recycling. China Resources Comprehensive Utilization, 2016, 34(10): 15-16. (in Chinese)

[3] BLUEMLING B, WANG F. An institutional approach to manure recycling: Conduit brokerage in Sichuan Province, China. Resources, Conservation & Recycling, 2018, 139: 396-406.

[4] DOMINGO J, ROVIRA J, VILAVERT L, NADAL M, FIGUERAS M J, SCHUHMACHER M. Health risks for the population living in the vicinity of an integrated waste management facility: Screening environmental pollutants. Science of the Total Environment, 2015, 518/519: 363-370.

[5] 中华人民共和国国务院办公厅. 关于加快推进畜禽养殖废弃物资源化利用的意见. 北京: 中华人民共和国国务院办公厅, 2020.

General Office of the State Council of the People's Republic of China. Opinions on accelerating resource utilization of livestock and poultry waste. Beijing: General Office of the State Council of the People's Republic of China, 2020. (in Chinese)

[6] CHAURASIA A, MEENA B R, TRIPATHI A N, PANDEY K K, RAI A B, SINGH B. Actinomycetes: an unexplored microorganisms for plant growth promotion and biocontrol in vegetable crops. World Journal of Microbiology and Biotechnology, 2018, 9(34):132.

[7] 曹文胜, 曹军, 王阳, 刘永德. 微生物接种应用于好氧堆肥的研究进展. 绿色科技, 2016(24): 18-19, 21.

CAO W S, CAO J, WANG Y, LIU Y D. Application of microbial inoculation in aerobic composting: A review. Journal of Green Science and Technology, 2016(24): 18-19, 21. (in Chinese)

[8] 田伟. 牛粪高温堆肥过程中的物质变化、微生物多样性以及腐熟度评价研究[D]. 南京: 南京农业大学, 2012.

TIAN W. Study of substance change, microbial diversity and maturity assessment during thermophilic composting of dairy manure[D]. Nanjing: Nanjing Agricultural University, 2012. (in Chinese)

[9] LI C N, LI H Y, YAO T, SU M, RAN F,HAN B, LI J H, LAN X J, ZHANG Y C, YANG X M, GUN S B. Microbial inoculation influences bacterial community succession and physicochemical characteristics during pig manure composting with corn straw. Bioresource Technology, 2019, 289: 121653.

[10] WANG J Q, LIU Z P, XIA J S, CHEN Y P. Effect of microbial inoculation on physicochemical properties and bacterial community structure of citrus peel composting. Bioresource Technology, 2019, 291: 121843.

[11] XIE X Y, ZHAO Y, SUN Q H, WANG X Q, CUI H Y, ZHANG X, LI Y J, WEI Z M. A novel method for contributing to composting start-up at low temperature by inoculating cold-adapted microbial consortium. Bioresource Technology, 2017, 238: 39-47.

[12] 尹静, 刘悦秋, 于峰, 蔡建超, 刘天月. 一株木质素降解菌的筛选鉴定及其在堆肥中的应用. 中国土壤与肥料, 2019(3): 179-185.

YIN J, LIU Y Q, YU F, CAI J C, LIU T Y. Screening and identi6cation of a lignin-degrading bacterium and its application in composting. Soil and Fertilizer Sciences in China, 2019(3): 179-185. (in Chinese)

[13] 孙旭, 汝超杰, 苏良湖, 陈玉东, 赵克强, 张龙江, 蔡金傍. 3种秸秆腐熟剂微生物组成及其腐熟效果. 江苏农业科学, 2018, 46(3): 212-215.

SUN X, RU C J, SU L H, CHEN Y D, ZHAO K Q, ZHANG L J, CAI J B. Microbial composition and maturity effect of three straw decomposition agents. Jiangsu Agricultural Sciences, 2018, 46(3): 212-215. (in Chinese)

[14] LIU J, XU X H, LI H T, XU Y. Effect of microbiological inocula on chemical and physical properties and microbial community of cow manure compost. Biomass and Bioenergy, 2011, 35(8): 3433-3439.

[15] RAI R, SUTHAR S. Composting of toxic weed Parthenium hysterophorus: Nutrient changes, the fate of faecal coliforms, and biopesticide property assessment. Bioresource Technology, 2020, 311: 123523.

[16] 王桂珍, 李兆君, 张树清, 马晓彤, 梁永超. 碳氮比对鸡粪堆肥中土霉素降解和堆肥参数的影响. 中国农业科学, 2013, 46(7): 1399-1407.

WANG G Z, LI Z J, ZHANG S Q, MA X T, LIANG Y C. Influence of C/N ratio on degradation of oxytetracycline and composting parameters during chicken manure composting. Scientia Agricultura Sinica, 2013, 46(7): 1399-1407. (in Chinese)

[17] LIU Y W, FENG Y, CHENG D M, XUE J M, WAKELIN S A, HU H Y, LI Z J. Gentamicin degradation and changes in fungal diversity and physicochemical properties during composting of gentamicin production residue. Bioresource Technology, 2017, 244(Part1): 905-912.

[18] 鲍士旦. 土壤农化分析. 北京: 中国农业出版社, 2000.

BAO S D. Soil and Agricultural Chemistry Analysis. Beijing: China Agriculture Press, 2000. (in Chinese)

[19] 李恕艳, 李吉进, 张邦喜, 李国学, 李扬阳, 李丹阳. 菌剂对鸡粪堆肥腐殖质含量品质的影响. 农业工程学报, 2016, 32(S2): 268-274.

LI S Y, LI J J, ZHANG B X, LI G X, LI Y Y, LI D Y. Influence of inoculants on content and quality of humus during chicken manure composting. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2016, 32(S2): 268-274. (in Chinese)

[20] WANG G Y, KONG Y L, LIU Y, LI D Y, ZHANG X H, YUAN J, LI G X. Evolution of phytotoxicity during the active phase of co-composting of chicken manure, tobacco powder and mushroom substrate. Waste Management, 2020, 114: 25-32.

[21] 尹瑞, 张鹤, 邱慧珍, 杨慧珍, 李孟婵, 张春红, 王友玲. 不同碳氮比牛粪玉米秸秆堆肥的碳素转化规律. 甘肃农业大学学报, 2019, 54(5): 68-78.

YIN R, ZHANG H, QIU H Z, YANG H Z, LI M C, ZHANG C H, WANG Y L. Study on carbon conversion of cow dung/corn straw composting with different C/N ratios. Journal of Gansu Agricultural University, 2019, 54(5): 68-78. (in Chinese)

[22] LIU H J, HUANG Y, DUAN W D, QIAO C C, SHEN Q R, LI R. Microbial community composition turnover and function in the mesophilic phase predetermine chicken manure composting efficiency. Bioresource Technology, 2020, 313: 123658.

[23] 王玉, 张晶, 曹云, 吴华山, 黄红英, 刘爱民. 极端嗜热功能菌筛选及其促进堆肥腐熟效果研究. 农业环境科学学报, 2020, 39(7): 1633-1642.

WANG Y, ZHANG J, CAO Y, WU H S, HUANG H Y, LIU A M. Screening of functional extreme thermophiles and their effects on improving the maturation of composting. Journal of Agro- Environment Science, 2020, 39(7): 1633-1642. (in Chinese)

[24] 王信, 蔡晓剑, 王亚艺, 徐仲阳, 高旭升, 李松龄. 牛粪高温好氧堆肥中发酵菌剂筛选研究. 青海大学学报, 2019, 37(5): 20-25.

WANG X, CAI X J, WANG Y Y, XU Z Y, GAO X S, LI S L. Screening of fermentation agents in cow manure during its aerobic composting. Journal of Qinghai University, 2019, 37(5): 20-25. (in Chinese)

[25] 戴美玲, 江涛, 谭美, 卢盛杰, 何伟豪, 张振宇, 向铁军. 微生物菌剂对菜粕堆肥的影响及堆肥腐熟度评价. 湖南农业科学, 2020(2): 29-32, 36.

DAI M L, JIANG T, TAN M, LU S J, HE W H, ZHANG Z Y, XIANG T J. Effect of microbial agents on rapeseed meal composting and evaluation of compost maturity. Hunan Agricultural Sciences, 2020(2): 29-32, 36. (in Chinese)

[26] 高芬, 吴元华. 链格孢属（Alternaria）真菌病害的生物防治研究进展. 植物保护, 2008(3): 1-6.

GAO F, WU Y H. Progresses in the biocontrol of plant diseases caused by Alternaria. Plant Protection, 2008(3): 1-6. (in Chinese)

[27] 李朋华. 部分链格孢属真菌的形态学及多基因鉴定. 河南农业大学, 2016.

LI P H. Identifiation of partial Alternaria by morphology and multiple-gene analysis. Henan Agricultural University, 2016. (in Chinese)

[28] 李宏光, 易图永, 肖艳松, 巢进, 方明. 7%井冈霉素·极细链格孢激活蛋白可湿性粉剂对烟草病毒病的防效研究. 现代农业科技, 2014(24): 126, 131.

LI H G, YI T Y, XIAO Y S, CHAO J, FANG M.Study on the Control Effect of 7 % Jinggangmycin·Alternaria activator protein wettable powder on tobacco virus disease. Modern Agricultural Science and Technology, 2014(24): 126, 131. (in Chinese)

[29] YANG F Z, YANG B, LI B B, XIAO C. Alternaria toxin-induced resistance in rose plants against rose aphid (): effect of tenuaonic acid. Journal of Zhejiang University-SCIENCE B(Biomedicine & Biotechnology), 2015, 16(4): 264-274.

[30] XU Y L, LI X Y, CONG C, GONG G L, XU Y P, CHE J, HOU F Q, CHEN H L, WANG L L. Use of resistantstrains to control wheat sharp eyespot using organically developed pig manure fertilizer. Science of the Total Environment, 2020, 726: 138568.

[31] LI H H, ZHANG T, TSANG D C W, LI G X. Effects of external additives: Biochar, bentonite, phosphate, on co-composting for swine manure and corn straw. Chemosphere, 2020, 248: 125927.

[32] AWASTHI M K, DUAN Y M, AWASTHI S K, LIU T, ZHANG Z Q, KIM S H, PANDEY A. Effect of biochar on emission, maturity and bacterial dynamics during sheep manure compositing. Renewable Energy, 2020, 152: 421-429.

[33] AWASTHI M K, PANDEY A K, BUNDELA P S, WONG J W C, LI R H, ZHANG Z Q. Co-composting of gelatin industry sludge combined with organic fraction of municipal solid waste and poultry waste employing zeolite mixed with enriched nitrifying bacterial consortium. Bioresource Technology, 2016, 213: 181-189.

[34] HUANG G F, WONG J W C, WU Q T, NAGAR B B. Effect of C/N on composting of pig manure with sawdust. Waste Management, 2004, 24: 805-813.

[35] PAN J T, LI R H, ZHANG Z Q, MA J Y, LIU H B. Influence of palygorskite addition on biosolids composting process enhancement. Journal of Cleaner Production, 2019, 217: 371-379.

[36] LIU T, AWASTHI M K, AWASTHI S K, REN X N, LIU X Y, ZHANG Z Q. Influence of fine coal gasification slag on greenhouse gases emission and volatile fatty acids during pig manure composting. Bioresource Technology, 2020, 316: 123915.

[37] 魏启航, 任艳芳, 何俊瑜, 李兆君. 畜禽养殖废弃物堆肥过程中微生物除臭研究进展. 中国农业科学, 2020, 53(15): 3134-3145.

WEI Q H, REN Y F, HE J Y, LI Z J. Research progress of microbial deodorization in livestock and poultry wastes composting. Scientia Agricultura Sinica, 2020, 53(15): 3134-3145. (in Chinese)

[38] BERNAL M P, PAREDES C, SÁNCHEZ-MONEDERO M A, CEGARRA J. Maturity and stability parameters of composts prepared with a wide range of organic wastes. Bioresource Technology, 1998, 63(1): 91-99.

[39] WANG G Y, KONG Y L, LIU Y, LI D Y, ZHANG X H, YUAN J, LI G X. Evolution of phytotoxicity during the active phase of co-composting of chicken manure, tobacco powder and mushroom substrate. Waste Management, 2020, 114: 25-32.

[40] ESTEBAN Q, ARIZ I, CRUZ C, MORAN J F. Review Mechanisms of ammonium toxicity and the quest for tolerance. Plant Science, 2016, 248: 92-101.

[41] ZHANG B X, XU Z C, JIANG T, HUDA N, LI G X, LUO W H. Gaseous emission and maturity in composting of livestock manure and tobacco wastes: Effects of aeration intensities and mitigation by physiochemical additives. Environment Technology & Innovation, 2020, 19: 100899.

[42] ZHAO X L, LI B Q, NI J P, XIE D T. Effect of four crop straws on transformation of organic matter during sewage sludge composting. Journal of Integrative Agriculture, 2016, 15(1): 232-240.

[43] 许修宏, 马怀良. 接种菌剂对鸡粪堆肥腐殖酸的影响. 中国土壤与肥料, 2010(1): 54-56.

XU X H, MA H L.Influence of microbial inoculants on humic acids in compost of chicken manure. Soil and Fertilizer Sciences in China, 2010(1): 54-56. (in Chinese)

[44] 陈迪, 赵洪颜, 葛长明, 李金雪, 李雪, 朴仁哲. 中药渣堆肥化过程中腐殖酸的动态变化研究. 延边大学农学学报, 2015, 37(4): 292-295.

CHEN D, ZHAO H Y, GE C M, LI J X, LI X, PIAO R Z. Dynamics of humic acid during composting of Chinese Herbal Medicine. Journal of Agricultural Science Yanbian University, 2015, 37(4): 292-295. (in Chinese)

[45] SHAN Y N, CHEN J H, WANG L, LI F, FU X H, LE Y Q. Influences of adding easily degradable organic waste on the minimization and humification of organic matter during straw composting. Journal of Environmental Science and Health, 2013, 48(5): 384-392.

Application Effect of Fungi Promoting Secondary Fermentation in Composting

1School of Environmental and Safety Engineering, Changzhou University, Changzhou 213164, Jiangsu;2Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Plant Nutrition and Fertilizer, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Beijing 100081

【Objective】Secondary fermentation is indispensable to improve the functional value of chicken manure or other breeding wastes. This study applied the screened fungi in the secondary fermentation stage of chicken manure composting to explore the effect of the fungi on promoting the secondary fermentation, and the fungi were identified, so as to provide the theoretical basis and support for the high value and resource utilization of chicken manure.【Method】The products of chicken manure after primary fermentation were used as raw materials, and two strains of fungi ( FCM1 and FCM3 ) were previously screened in the laboratory and were added before secondary fermentation. Three treatments were set up, including raw materials mixed with 1% (V:W，L·kg-1) sterile liquid medium (CK), raw materials mixed with 1% liquid medium containing FCM1 (F1), and raw materials mixed with 1% liquid medium containing FCM3 (F3), and some indexes were detected, including temperature, pH, electroconductibility (EC), ammonium nitrogen, nitrate nitrogen, GI and humic acid in different secondary fermentation stages.【Result】Compared with CK, the addition of fungi could promote the temperature rise and humification process during the secondary fermentation stage. Compared with the CK, F3 treatment reached the mesophilic period 8 days earlier, but F1 treatment delayed the second fermentation of chicken manure composting. As for F3 treatment, the thermophilic stage (>50℃) lasted 13 days, GI reached 80% at 25 days earlier than that under CK, and the humification degree was relatively higher (PHA=74.58%, PHA: the ratio of humin and total humus). The correlation analysis showed that GI had significant positive correlation with pH and PHA, and negative correlation with EC. In addition, FCM3 was identified assp. by morphology and ITS rDNA sequencing.【Conclusion】A strain of fungus FCM3 could promote the secondary fermentation of chicken manure composting, and improve the humification of composting materials, which was of great significance to promote the high value utilization of chicken manure.

secondary fermentation; fungi; composting maturity; high value utilization;