好氧堆肥是一种有效的农业废弃物处理方式。传统的好氧堆肥过程升温和降温阶段需要耗费较长时间，通常需要50-60天。高温辅热发酵工艺可以有效缩短处理时间，但发酵过程中产生的辅热可能会破坏发酵菌群，致使部分菌群无法有效发酵，容易造成腐熟度不高的情况。

    为了减少对发酵菌群的破坏，更好的解决腐熟度不高的难题，李小方研究团队创新性地采用“微生物辅助高温堆肥”技术，在原有的发酵菌群中接种嗜热促腐真菌或细菌，通过60℃恒温激活嗜热微生物活性，可以在堆肥反应器内部实现快速腐熟。堆肥周期最快可缩短至3天。同时堆肥关键指标也实现了全面优化：种子发芽指数(GI)达90%-134%，碳氮比(C/N)稳定在14-16，施用此方式发酵的肥料使得小麦根干重、茎干重和茎高分别增加180%、180%和34%；通过高通量测序解析堆肥过程的微生物演替规律，发现真菌Eurotiomycetes在高温期成为群落核心，其相对丰度提升105%，直接驱动木质素降解。研究团队建立了耐热微生物资源库，未来将结合基因组设计培育超级菌株，开发针对秸秆、厨余垃圾等废弃物的专用菌剂，推动农业碳中和。基于高温辅热和高温菌发酵技术的吨级发酵罐已经在盐城进入中试阶段。

    研究结果以“Microbe-aided thermophilic composting accelerates manure fermentation”为题发表在《Frontiers in Microbiology》上，中心助理研究员王丽琨为论文第一作者，李小方研究员为通讯作者；以“Enhancing Thermophilic Composting through Key Thermophilic Fungi: A Microbial Succession Study”为题发表在《Biochemical Engineering Journal》期刊上，硕士生李妍为第一作者，王丽琨助理研究员为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金项目(U21A2024、32250015)、河北省自然科学基金青年基金项目(C2022503014)、河北省“三三三人才工程”(C20221131)及中国科学院大学生创新实践项目的资助。

论文链接：

https://www.frontiersin.org/journals/microbiology/articles/10.3389/fmicb.2024.1472922/full

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1369703X25002220

微生物辅助的高温堆肥技术示意图