植物乳杆菌P-8和LP-10可提高有机肥的腐熟效率和品质

　　粪污资源化，实现碳汇目标 , 推动农牧业高质量发展，助力碳达峰、碳中和

　　导读

　　我国畜牧业迅猛发展，畜禽粪便排放量随之增大，由于缺乏有效的畜禽粪便处理方法，使得环境污染日益加剧，对人类的健康与安全造成隐患。目前，行业内普遍认可添加特定的微生物制剂腐熟粪污，可将粪污中的有机物转化为稳定的、易被农作物吸收的腐殖质，施入农田后可改善土壤肥力促进农作物生长。这一方式不仅可实现粪污资源化利用，也起到碳汇的作用，是推动规模化养殖场高质量发展，助力碳达峰、碳中和的有效途径。本研究证实，添加植物乳杆菌P-8（Lactobacillus plantarum P-8）和LP-10（Lactobacillus plantarum LP-10）可显著加快粪污腐熟，并改善最终有机肥品质。该研究于2020年2月发表在国际权威期刊《Bioresource Technology》（IF: 9.642）；通讯作者：孙志宏研究员；通讯作者单位：内蒙古农业大学乳品生物技术与工程教育部重点实验室；DOI号：10.1016/j.biortech.2019.122456。

　　1、实验设计

　　本研究利用复合植物乳杆菌（P-8和LP-10，比例1:1，活菌数为6×109 CFU/g）对实验组50吨羊粪进行腐熟，添加量为1kg/10t，并设置同质等量的羊粪作为对照组，同期进行自然腐熟。腐熟过程共持续8周，每周采用五点取样法取样，每个采样点收集2份平行样品，一份用于测量水分含量、pH值、有机物含量、发芽指数（GI）和温度等指标，及细菌总数、芽孢杆菌数和植物乳杆菌活菌数，并对堆肥样品的气味和块状大小进行评定；另一份用于宏基因组测序。

　　2、实验结果

　　堆肥的物理和生化指标、微生物数和感官评定

　　堆肥温度检测结果显示，实验组堆肥温度呈现持续高于对照组的趋势，表明实验组具有更高的腐熟效率。理化指标检测结果显示，堆肥期间实验组的种子发芽指数（GI）显著高于对照组，实验组腐熟4周的种子发芽率与对照组8周相当，表明实验组具有更快的腐熟效率。微生物检测结果显示，第1-4周实验组的乳酸菌数显著高于对照组。腐熟8周后与对照组相比，实验组堆肥的气味、颜色、质地较对照组更佳。

　　研究显示，实验组和对照组堆肥微生物群落结构存在显著差异，其中腐熟4周后，实验组中Balneola，Cryomorpha，Alcanivorax（食碱菌属），Brumimicrobium（盐田寒冷微菌） 和Flammeovirgaceae的相对丰度显著高于对照组（p<0.05）。腐熟8周后，实验组和对照组之间33个属的相对丰度存在显著差异（p<0.05）。

　　基于碳水化合物活性酶相关功能基因的主坐标分析显示，实验组和对照组之间堆肥微生物的功能基因组成存在差异。其中，第4周和第8周，组间分别有12个和41个碳水化合物活性酶功能单元的相对丰度存在显著差异（p<0.05）。进一步研究发现，实验组与对照组堆肥的微生物群成熟度指数（CMMI）存在明显差异，表明外源添加复合植物乳杆菌可加速堆肥微生物群的成熟。同时，通过菌株特异性dd PCR对腐熟前4周堆肥中L. plantarum P-8的丰度进行检测，发现L. plantarum P-8在腐熟第1周快速繁殖，随着肥体温度逐渐升高，菌株因不耐高温逐渐减少，到第4周消失。

　　3、实验结论

　　本研究表明，添加L. plantarum P-8和LP-10可显著改变堆肥微生物的群落结构和功能基因组成，从而加快羊粪堆肥腐熟，并改善最终有机肥的品质，具有较大的理论研究和商业价值。