荧光标记方法原位研究接种优势菌种加速堆肥腐熟机理

好氧堆肥是固体有机废弃物资源化利用的主要手段。筛选并接种能加快堆肥中有机物降解的优势菌种，可以加快堆肥的腐熟过程，并提高堆肥的品质。本项目拟发展荧光标记与激光共聚焦显微镜相结合的方法，在微尺度水平上原位研究堆肥过程中有机物（蛋白质、a-多糖、β-多糖）、酶活性（蛋白酶、a-淀粉酶和β-淀粉酶）及微生物群落（细菌、真菌和放线菌）间的构效关系；剖析接种优势菌种加快堆肥腐熟过程的机制；探明限制堆肥腐熟度的主要因素，为加快堆肥腐熟过程和提高堆肥品质提供理论支撑和技术途径；通过平行因子分析方法对三维荧光光谱进行解析，研究接种优势菌种对堆肥腐熟度的影响，评价三维荧光光谱与平行因子分析方法作为一种简单、快速的堆肥腐熟度监测工具的潜势。项目研究可为固体有机废弃物的生物可降解性能表征提供更可靠的手段，并诠释固体有机废弃物在好氧堆肥条件下的降解机制，为发展改善其生物可降解性能的技术方法提供理论依据。

好氧堆肥是固体有机废弃物资源化利用的主要手段。评估堆肥腐熟度是确保堆肥产品质量的必不可少的步骤。筛选并接种加快堆肥有机物降解的优势菌种，不仅可以加速堆肥的腐熟过程，也可以提高堆肥产品的品质。本项目研究表明，发展的三维荧光光谱与平行因子分析（EEM–PARAFAC）、近红外光谱结合最小二乘法（NIR-PLS）方法可以用于快速评估有机肥腐熟度和质量。与常规物理化学指标相比，该2种方法评估有机肥腐熟度和质量时，不仅更加灵敏、准确，而且用时较少且成本更低。本项目首次将多重荧光标记-共聚焦激光显微镜和二维相关光谱方法应用于研究堆肥工艺中的生物膜特征及功能，研究表明堆肥过程中的物质降解与转化与堆肥原料的结构有关。在堆肥过程中，接种的关键作用是：接种微生物可以优先利用更多种类的易利用的蛋白类物质，以此为能量，使纤维素先于异质多糖降解，从而破坏堆肥物质的纤维素结构，释放纤维素结构中包裹的其它大分子物质，从而提升了堆肥初期的堆体温度，加速了堆肥的腐熟过程。因此，今后的研究中可以根据堆肥过程中有机物的降解次序选择相应的功能性微生物，从而加快堆肥腐熟过程。项目研究可为固体有机废弃物的生物可降解性能表征提供更可靠的手段，并诠释固体有机废弃物在好氧堆肥条件下的降解机制，为发展改善其生物可降解性能的技术方法提供理论依据。