真菌功能群在共堆肥过程中驱动溶解性有机质转化与腐殖化的关键作用解析

这篇研究通过五组不同原料配比的共堆肥实验，揭示了真菌功能群（而非分类群）对溶解性有机质（DOM）转化和腐殖化过程的关键驱动作用。研究发现腐生真菌主导堆肥进程，其18S rRNA基因拷贝数与腐殖酸浓度显著相关，随机森林模型证实真菌功能群对腐殖化指数（R2=0.75）和腐殖酸积累（R2=0.50）具有卓越预测力，为优化堆肥工艺提供了理论依据。

　　

Highlight

真菌群落通过将有机废弃物转化为环保产品在堆肥中发挥关键作用。然而，关于其功能特征如何与溶解性有机质（DOM）转化和腐殖化相关联的认知仍十分有限。

The changes in temperature and the fungal community succession

堆肥过程中的温度变化与其他研究观察到的趋势一致（图1a）。所有实验组在高温期（>55℃）至少维持五天，随后温度逐渐降至约20℃，并在第35天左右出现二次升温，这可能是由真菌群落对残留底物的二次分解所致。温度动态与真菌18S rRNA基因拷贝数变化呈现显著关联——高温期拷贝数下降但在冷却期反弹，这种波动与腐殖酸浓度上升同步，暗示中温真菌在腐殖化中的重要作用。

Conclusion

本研究表明，在共堆肥过程中，真菌功能群比传统分类学指标更能反映腐殖化进程。腐生真菌在堆肥中占据主导地位，而植物病原菌减少，这两种趋势都与堆肥成熟度提高相关。值得注意的是，延长的堆肥时间会富集动物寄生虫的相对丰度，这需要谨慎管理。此外，DOM整体浓度在整个过程中下降，而腐殖化程度提高。通过共现网络分析发现，真菌互作模式与其功能特征密切相关，特定模块与腐殖化过程相关联。重要的是，功能群与DOM特性的关联性强于分类群。随机森林模型将真菌功能群确定为腐殖化指数的优越预测因子。结构方程模型进一步证实了真菌功能群在驱动腐殖化（R²=0.75）和腐殖酸积累（R²=0.50）中的核心作用。这些发现为通过调整原料配比优化堆肥策略提供了实践指导，并表明接种目标真菌功能群可提升堆肥质量。