2.2　反硝化浸染

退出氮循环反硝化浸染的有机研妨功能基因包罗了硝酸盐复原酶（narG）、亚硝酸盐复原酶（nirK/nirS）、固体一氧化氮复原酶（norB）、销毁氧化亚氮复原酶（nosZ）等，物生物转分说负责催化NO₃-—NO₂-—NO—N₂O—N₂转化。化技其中，术钻nirK/nirS、有机研妨nosZ是固体最罕用于睁开反硝化钻研的主要份子符号基因。经由PCRDGGE技术以及荧光定量PCR技术的销毁合成，堆肥中各个时期宽泛存在nirK/nirS、物生物转nosZ，化技而钻研nirK/nirS在堆肥中反硝化浸染的术钻相对于贡献率，既是有机研妨影响温室气体N₂O排放的严主因素，也是固体清晰堆肥中氮素转化机制的紧张成果。有钻研者在堆肥中削减生物炭，销毁发现nirK基因品貌受到抑制，而且N₂O的排放清晰削减。起初钻研服从则愈加清晰了nirK/nirS的相对于贡献率，经由接管抉择性抑制剂以及同位素比率法测定了牛粪堆肥中细菌nirK/nirS、真菌nirK的反硝化活性，从而清晰了在牛粪堆肥历程中，细菌nirK的反硝化活性是N₂O排放的紧张功能酶，但退出编码nirK的反硝化细菌种类繁多，依然需要进一步睁开相干钻研。而也有钻研表明区别堆肥阶段的narG，nirS以及nosZ的基因表白与N₂排放清晰相干。因此，区别堆肥条件下，诠释退出反硝化浸染的功能微生物群落结构及其若何影响N₂O排放，与堆肥情景因子的浸染机制等仍是有待的深入探究。

2.3　厌氧氨氧化浸染

厌氧氨氧化（AnaerobicA妹妹oniumOxidation,Ana妹妹ox）则是继硝化、反硝化后被发现的由微生物介导的氮素转化历程，因为厌氧氨氧化历程与反硝化历程对于NO₂的相助浸染会引起N₂O、N₂ 排放的差距，最终将影响堆肥历程的温室气体N₂O的排放。厌氧氨氧化细菌宽泛存在于人造情景中，主若是在高氮、缺氧或者好氧/缺氧的接壤面情景条件中生涯，在良多生态系统中是主要的氮损失蹊径，区别生态系统中具备区别劣势类群的厌氧氨氧化细菌，在堆肥系统中的钻研则刚刚起步。

2.3.1厌氧氨氧化的紧张酶基因份子符号钻研　

退出Ana妹妹ox历程的微生物组成、紧张酶基因、生态扩散等基因组学信息被迷信家逐步认知，这主要依附于份子符号伎俩妨碍钻研。因为厌氧氨氧化细菌16SrRNA基因序列存在特同性缺少的成果，钻研者对于退出Ana妹妹ox历程紧张功能酶及其编码基因妨碍深入钻研，这包罗亚硝酸盐复原酶（Nir），联氨分解酶（HZS）以及联氨氧化酶（HZO）及其编码基因（包罗了nirS、nirK、hzs、hzo基因）可更好地运用于多样性钻研中。但区别功能基因在用于评估厌氧氨氧化细菌的多样性以及群落结构的钻研中实际成果仍有区别。接管这些功能基因的钻研仍处于开始的阶段，钻研发现nirS基因并非存在于所有厌氧氨氧化细菌，全副厌氧氨氧化细菌只检测到了nirK基因。现有的钻研服从呈现，nirS不适于径自作为厌氧氨氧化细菌群落合成的特同性份子符号，而运用hzsA、hzsB、hzo基因取患上的合乐成果与16SrRNA基因的钻研服从具备较好的不同性，且hzs、hzo基因具备更高特同性。

2.3.2区别生境的厌氧氨氧化菌群结构及其情景影响因子　

当初，对于厌氧氨氧化历程的钻研主要会集在区别规范生境的细菌群落蜕变，包罗陆地、淡水、陆地生态系统等。钻研发现，CandidatusScalindua属个别在陆地生态系统的高盐度情景中占有相对于劣势，河口生态系统中以Ca.Scalindua、Ca.Brocadia、Ca.Kuenenia为主，污水厂、反映器等工程生态系统中以Ca.Brocadia、Ca.Kuenenia以及Ca.Jettenia为主，农田土壤中则以Ca.Brocadia、Ca.Kuenenia为主。盐分、氮素营养、温度、消融氧等均是影响厌氧氨氧化细菌群落结构的紧张情景因子。Ca.Scalindua适应高盐度的陆地情景主若是经由表白一种对于NO^-₂、NH⁺₄具备高亲以及力的卵白质。而Ca.Brocadia个别成长于淡
水生态情景且偏差于在高浓度的NO^-₂、NH⁺₄情景中占有劣势。针对于陆地生态系统的钻研发现，NH⁺₄、NH⁺₄/∑（NO^-₃+NO^-₂）与厌氧氨氧化细菌多样性正相干，而有机质含量则是负相干。

此外，厌氧氨氧化细菌可能在宽泛的温度中生涯，从高寒情景到深海热液，群落结构也会随着温度变换而发生蜕变。Ca.Kuenenia对于温度变换具备很好的适应性，而Ca.Scalindua则可能在80℃的情景中生涯。

2.3.3好氧堆肥中厌氧氨氧化菌群钻研　

在好氧堆肥历程中，因为存在着微情景全副厌氧条件，已经有钻研发如今牛粪堆肥历程中的检测出厌氧氨氧化细菌，并钻研了厌氧氨氧化细菌群落多样性。钻研者接管聚合酶链反映-变性梯度凝胶电泳（PCR-DGGE）技术对于厌氧氨氧化细菌16SrRNA基因扩妨碍增，合成了牛粪堆肥历程中厌氧氨氧化细菌多样性，服从呈现厌氧氨氧化细菌存在于全部堆肥历程，Ca.Brocadia、Ca.Kuenenia以及Ca.Scalindua3个属为劣势菌属，且多样性随着区别堆肥阶段变换，高温期以及降温期的多样性较高；与其余生态系统的钻研服从差此外是，在堆肥高温期的劣势菌属是Ca.Brocadia。而针对于区别堆肥质料的好堆肥历程中，厌氧氨氧化细菌多样性是否具备不同性，群落结构组成对于堆肥情景条件异质性的响应，以及情景因子驱动厌氧氨氧化的浸染机制等内容仍有待于进一步的睁开。

3　好氧堆肥历程的硫素转化

在硫素代谢方面，堆肥中恶臭硫气体的排放，尽管排放通量较低，但其嗅阈值远远低于NH₃，成为限度堆肥技术发展的主要次生情景传染成果。硫素生物转化历程（图1）中，如硫化氢在好氧条件下可被硫氧化细菌氧化组成硫酸盐，而在厌氧条件下硫酸盐则被复原为H2S等恶臭硫气硫氧化蹊径，包罗：（1）硫化物氧化蹊径，黄素细胞色素c硫化氢脱氢酶（Fcc）、硫化物醌复原酶（Sqr）；（2）单质硫氧化蹊径，异化亚硫酸盐复原酶（Dsr）、类异二硫醚复原酶（Hdr）；（3）硫氧化酶复合体（Sox）等。Luo等对于硫氧化酶系统（soxB）、硫化物醌复原酶（sqr）、异化亚硫酸复原酶（dsrA）编码基因的高通量测序合成，揭示了珠江流域中的硫氧化劣势种群以及功能基因的多样性，表明硫氧化细菌在水体硫生归天学循环
发挥侧紧张浸染。在硫氧化细菌中，硝酸盐复原硫氧化细菌（Nitrate-reducing,sulfide-oxidizingbacteria,NR-SOB）是一类将硝酸盐复原与硫化物氧化同时催化妨碍的细菌，NR-SOB的多样性以及扩散特色是钻研碳氮硫循环的紧张菌群，可教训污水、黑臭水体、污泥打点等诸多氮硫转化调控技术。

在好氧堆肥中的硫素转化钻研，主要会集在经由削减外源化合物、功能微生物调控堆肥历程，从而实现削减氮素损失以及恶臭气体排放。经由削减硫磺可能改善堆肥品质，削减氮素损失。最后，在堆肥中削减具备酸性化学特色的单质元素硫，实用着落了堆肥pH，更有利于堆肥产物的农田运用。进一步钻研发现，在堆肥中削减硫磺以及硫氧化细菌既着落堆肥pH，且清晰普及了堆肥中NH₄⁺、NO₃^-含量。由此可判断，堆肥中存在着氮硫相互浸染，削减硫磺以及硫氧化细菌不光影响了堆肥pH，也影响了氮素转化。运用硝酸盐作为电子受体，对于硫酸盐复原起到相助性抑制作用，在堆肥中削减硝酸盐清晰着落恶臭硫气体的产生。近些年来，有学者经由削减外源七钼酸铵以及亚硝酸盐到好氧堆肥中，实用着落恶臭硫气体（二甲基硫、二甲基二硫）的排放量达92.3%以及82.3%。当初，在好氧堆肥中的硫素转化钻研中，针对于退出好氧堆肥历程中的硫素转化的微生物多样性以及群落结构等钻研较少，对于退出堆肥恶臭硫气体转化的功能微生物及其动态变换历程也知之甚少，仍有待于进一步睁开相干钻研使命，以诠释其相干的浸染机理。

4　展望

临时以来，畜禽粪污综合运用率低、好氧堆肥解决功能低，其中间成果即是由微生物驱动氮、硫物资转化历程所引起的氮素消散及臭气排放。患上益于高通量测序等今世份子生物学技术，迷信家可能深入的钻研退出好氧堆肥历程的微生物群落特色以及功能微生物的份子机制。可是人们个别只针对于某一类微生物、氮素或者硫素繁多的转化历程睁开自力钻研，如针对于好氧堆肥工艺调控历程中的氮循环硝化、反硝化的功能微生物上的钻研等。在现有的钻研中，好氧堆肥微生物群落的动态变换及那时空异质性已经取患上开始的清晰，这有助于咱们削减对于区别堆肥阶段发挥主要浸染的劣势菌群的认知。同时，已经有钻研合成了厌氧氨氧化对于全副生态系统中氮循环的贡献率，但对于好氧堆肥中的厌氧氨氧化历程则知之甚少，仅有的钻研证明了堆肥历程中存在厌氧氨氧化浸染。在硫素转化历程的钻研中，也已经证明了氮硫转化的分割关连性，但对于堆肥历程中的氮硫相互浸染机理则少有深入的钻研，针对于氮硫浸染的钻研主要会集在污水、黑臭水体、污泥打点等畛域。

因此，在现有钻研的根基上，从区别堆肥物料的氮硫生物转化历程登程，运用基因组学与理化合成相散漫的技术伎俩，对于畜禽粪污好氧堆肥工艺下的氮硫转化动态、气体排放纪律、生归天学机理等妨碍深入钻研，诠释相干功能微生物的群落特色及功能基因表白状态，既可能从微生物尺度降职对于堆肥历程中物资转化纪律的意见，也有利于揭示全部堆肥历程中影响氮硫生物转化的情景因子（图1）。此外，可同时运用多组学、同位素符号技术等验证各个氮硫生物转化历程之间的耦协浸染及相干功能微生物种群在物资循环中的贡献率，为降职畜禽粪污功能生物转化技术工艺、恶臭气体减排提供坚贞的迷信根基。

日后我国正处于农业转型降级的紧张时期，被动增长农业绿色发展，削减农药、化肥运用量，增长农膜、秸秆、畜禽粪污等有机销毁物资源循环再运用，是呵护农业生态情景以及生态文化建树的紧张伎俩。据散漫国食粮及农业机关（FAO）的统计数据呈现，与2018年比照，到2030年我国畜禽粪污氮素排放总量将达到837万t，削减44.7%。畜禽粪污既是传染物，也是贵重的营养资源，针对于畜禽粪污积少成多的情景传染压力，增强畜禽粪污生物转化技术的钻研与运用，增长好氧堆肥技术发展，使物资以及能量患上到功能的循环运用，削减销毁物排放与化肥投入，有利于我国生态循环农业、农业今世化以及可不断发展。

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