寒地玉米秸稈不同腐熟時(shí)期的理化性狀及微生物多樣性分析

王麗娟，劉 丹，徐永清，馮 旭，賀付蒙，李愛雨，王 雪，楊 燕，李翠婷，袁 強(qiáng)，李鳳蘭

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150030)

作為農(nóng)業(yè)大國，我國種植的農(nóng)作物種類繁多，秸稈產(chǎn)量居世界第一位。但在傳統(tǒng)模式下，每年約有30%的秸稈沒有得到充分的利用而直接被丟棄或就地燃燒[1-2]，這不僅使秸稈資源得不到充分的利用，同時(shí)對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響[3]。農(nóng)作物秸稈中的主要成分為纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，它們互相包被纏連，呈現(xiàn)一種復(fù)雜的層狀結(jié)構(gòu)，使得秸稈的降解工作變得較為困難，致使秸稈資源的高效開發(fā)利用難以實(shí)現(xiàn)[4]。東北地區(qū)作為我國主要的糧食生產(chǎn)基地，每年均會產(chǎn)生大量的農(nóng)作物秸稈，通過腐熟方法以秸稈為原材料進(jìn)行生物有機(jī)肥的生產(chǎn)或拋灑還田是秸稈無害化處理和資源重新利用的途徑之一，但漫長的冬季和較低的氣溫致使秸稈腐熟難以在戶外大規(guī)模開展。由于北方低溫期較長，秸稈還田后分解較慢，達(dá)不到預(yù)期的效果[5]。因此，在低溫條件下高效腐熟秸稈的方法對東北地區(qū)秸稈資源的充分利用具有重要的意義。

秸稈腐熟劑是根據(jù)微生物的營養(yǎng)機(jī)理而制成的復(fù)合菌劑，由數(shù)十種酶類、無機(jī)添加劑及多種高效有益微生物組成，能使秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物快速分解、釋放養(yǎng)分的微生物菌劑[6]。腐熟菌劑中的一些微生物具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，可有效地降解農(nóng)作物秸稈，加快形成植物可利用的營養(yǎng)物質(zhì)[7]。針對東北地區(qū)秸稈腐熟難的問題，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)李鳳蘭[8]研究團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)了寒地低溫秸稈腐熟菌劑及其體系，有效地解決了環(huán)境溫度較低的情況下秸稈難以完成腐熟的難題。在完成秋收后，低溫秸稈腐熟菌劑可在寒冷條件下使農(nóng)作物秸稈快速降解，能夠在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到理想的腐熟效果。

為了探究在施用低溫秸稈腐熟菌劑后，發(fā)酵垛內(nèi)秸稈的理化性質(zhì)變化及微生物菌群的多樣性改變，本研究以東北地區(qū)常見的玉米秸稈為材料，對寒冷氣候條件下玉米秸稈的室外腐熟過程進(jìn)行全程監(jiān)測，以發(fā)酵垛溫度、物質(zhì)組成含量、營養(yǎng)成分及微生物多樣性角度系統(tǒng)闡明低溫秸稈腐熟菌劑對玉米秸稈腐熟的作用、過程和機(jī)制，為寒地條件下秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物的腐熟再利用和無害化處理提供相關(guān)參考依據(jù)和數(shù)據(jù)支持。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

玉米秸稈取自東北農(nóng)業(yè)大學(xué)內(nèi)試驗(yàn)田，寒地低溫秸稈腐熟菌劑由東北農(nóng)業(yè)大學(xué)菌劑研發(fā)中心提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

玉米秸稈腐熟堆肥試驗(yàn)于黑龍江省坤昊生物科技有限公司發(fā)酵場進(jìn)行。對收割后的玉米秸稈進(jìn)行噴水處理，調(diào)整其含水量至70%，再按照秸稈質(zhì)量的5%噴灑低溫秸稈腐熟菌劑，利用機(jī)器將秸稈進(jìn)行堆垛高3.5～5.0 m，按每1 000 kg秸稈添加2 kg尿素，調(diào)節(jié)C/N比為25∶1進(jìn)行露天腐熟。玉米秸稈腐熟時(shí)間為90 d，在腐熟中期進(jìn)行翻攪一次。

秸稈腐熟過程中，每6 d測定并分別記錄當(dāng)天的環(huán)境溫度和發(fā)酵垛內(nèi)溫度。根據(jù)垛內(nèi)溫度的高低確定腐熟的5個(gè)時(shí)期并在不同的腐熟時(shí)期內(nèi)采集秸稈樣品，每個(gè)時(shí)期取樣均采取五點(diǎn)取樣法，在離垛表面25 cm處取1 kg樣品。采集的所有秸稈樣品均保存后統(tǒng)一進(jìn)行測定，對于分子生物學(xué)試驗(yàn)，樣品于-80 ℃密封保存；對于理化性質(zhì)測定試驗(yàn)，樣品自然風(fēng)干后進(jìn)行粉碎，過1 mm篩，室溫干燥避光保存。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 理化性質(zhì)的測定 將不同腐熟時(shí)期的玉米秸稈樣品切成2 mm×2 mm大小，通過掃描電子顯微鏡對秸稈莖的內(nèi)表皮部分進(jìn)行形態(tài)結(jié)構(gòu)觀察。通過酸堿消煮法[9]處理樣品，采用纖維素測定儀測定樣品中纖維素、半纖維素、木質(zhì)素的含量。樣品中全氮的測定采用凱氏定氮法 NY/T 1121.24-2012；全磷采用全磷測定法 NY/T 88-1988；全鉀采用全鉀測定法 NY/T 87-1988。銨態(tài)氮、速效磷、有效鉀、有機(jī)質(zhì)均采用托普云農(nóng)公司的試劑盒用土壤養(yǎng)分測定儀(TPY-6A)進(jìn)行測定，具體操作步驟參照說明書。

1.3.2 微生物多樣性測定 采用高通量測序方法對樣品中微生物的多樣性進(jìn)行測定，測序工作由北京百邁克公司完成。采用OMEGATM試劑盒提取樣品的基因組，具體方法參照說明書。細(xì)菌的擴(kuò)增區(qū)域?yàn)?6S V3+V4，引物序列為：338F：5′-ACTCCTACGGGAGGCAGCA-3′，806R：5′-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3′；真菌的擴(kuò)增區(qū)域?yàn)镮TS1，引物序列為：ITS1F：5′-CTTGGTCATTTAGAGGAAGTAA-3′。ITS2：5′-GCTGCGTTCTTCATCGATGC-3′。PCR反應(yīng)體系為：基因組DNA 50 ng±20%，Vn F/R各0.3 μL，KOD FX Neo Buffer 5 μL，KOD FX Neo 2 μL和ddH2O補(bǔ)齊至10 μL。反應(yīng)條件為：95 ℃ 5 min；95 ℃ 30 s，50 ℃ 30 s，72 ℃ 40 s，共20個(gè)循環(huán)；72 ℃ 7 min。PCR反應(yīng)結(jié)束后的產(chǎn)物進(jìn)行純化再進(jìn)行Solexa PCR，20 μL的Solexa PCR反應(yīng)體系為：PCR 純化產(chǎn)物5 μL，MPPI-a/b(2 μmol/L)各2.5 μL，2×Q5 HF MM 10 μL。反應(yīng)條件為：98 ℃ 30 s；98 ℃ 10 s，65 ℃ 30 s，72 ℃ 30 s，共10個(gè)循環(huán)；72 ℃ 5 min，4 ℃+∞。使用USEARCH[10]，Version 10.0在相似性97%的水平上對序列進(jìn)行聚類，并以測序所有序列的0.005%作為閾值過濾OTU[11]。

1.3.3 物種注釋及分析學(xué)分析 數(shù)據(jù)庫選擇：細(xì)菌16S∶Silva[12]；真菌ITS∶Unite[13]，采用RDPClassifier[14]的分類方式對OTU進(jìn)行物種分類。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有試驗(yàn)均至少重復(fù)3次，數(shù)據(jù)顯示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(Mean±s)，本研究采用Microsoft Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，采用GraphPad Prism 8軟件制圖并進(jìn)行差異顯著性分析(P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 寒地玉米秸稈腐熟過程中的動態(tài)變化

2.1.1 寒地玉米秸稈腐熟過程中溫度的變化 測量農(nóng)場環(huán)境溫度變化及垛內(nèi)溫度變化是取樣當(dāng)天測量溫度的均值，在整個(gè)腐熟過程當(dāng)中，環(huán)境最高溫度為-7 ℃，最低溫度為-23 ℃。發(fā)酵起始的垛內(nèi)溫度為8 ℃(圖1)，此時(shí)為腐熟初始期(A1)；經(jīng)過7 d的腐熟，發(fā)酵垛內(nèi)溫度逐步升高，為腐熟的升溫期(A2),此時(shí)發(fā)酵垛內(nèi)溫度達(dá)到59.7 ℃；待發(fā)酵垛內(nèi)溫度達(dá)到60 ℃以上，進(jìn)入腐熟期(A3)；此后發(fā)酵垛內(nèi)溫度保持在60 ℃以上，這段時(shí)期為腐熟平穩(wěn)期(A4)，在這期間的環(huán)境溫度最低達(dá)到-22 ℃，發(fā)酵垛內(nèi)溫度最高達(dá)70 ℃；在腐熟第50 天，監(jiān)測到發(fā)酵垛內(nèi)開始降溫，溫度降到45 ℃左右，此時(shí)為腐熟降溫期(A5)；在腐熟60 d后，溫度又有小幅度的升高。

圖1 玉米秸稈腐熟過程中溫度的變化Fig.1 Change of temperature during corn straw decomposition

2.1.2 玉米秸稈腐熟過程中的形態(tài)分析 通過掃描電鏡觀察玉米秸稈在腐熟過程中內(nèi)表皮的形態(tài)變化。對照組的玉米秸稈未經(jīng)腐熟過程，其內(nèi)表皮結(jié)構(gòu)的蠟質(zhì)層光滑規(guī)則、平整并且致密(圖2-CK)。初始期的玉米秸稈表面結(jié)構(gòu)開始分解(圖2-A1)，隨腐熟過程的推進(jìn)，與對照組相比，升溫期玉米秸稈的平整結(jié)構(gòu)被打亂，結(jié)構(gòu)變得疏松(圖2-A2)。進(jìn)入腐熟期后，玉米秸稈的表面變得粗糙，纖維的內(nèi)部受到破壞和分解(圖2-A3)。經(jīng)過微生物活動激烈的腐熟期后，腐熟過程玉米秸稈進(jìn)入平穩(wěn)期，此時(shí)秸稈的纖維結(jié)構(gòu)排列變得雜亂無章并出現(xiàn)大小不一的孔隙(圖2-A4)。待進(jìn)入降溫期后，玉米秸稈內(nèi)表皮纖維的內(nèi)部結(jié)構(gòu)被完全暴露出來，變得十分疏松(圖2-A5)。對腐熟完成的秸稈觀察結(jié)果顯示，纖維結(jié)構(gòu)被破壞的程度與對照組相比十分明顯。

CK.對照；A1.初始期；A2.升溫期；A3.腐熟期；A4.平穩(wěn)期；A5.降溫期。CK.Control；A1.Initial stage；A2.Warming stage；A3.Ripening stage；A4.Stable stage；A5.Cooling stage.

2.1.3 玉米秸稈木質(zhì)纖維素成分相對含量的變化 隨著腐熟過程的推進(jìn)，發(fā)酵垛內(nèi)玉米秸稈中的纖維素、半纖維素、木質(zhì)素含量都有明顯變化。由圖3可知，在A1時(shí)期，秸稈中纖維素的含量為54.54%，并隨時(shí)間的推進(jìn)呈逐漸下降的趨勢，并在A5時(shí)期降至33.48%，且與A1時(shí)期呈顯著差異(P<0.05)。秸稈中半纖維素含量的變化與纖維素含量的變化趨勢相似，均隨腐熟時(shí)間的延長逐漸降低。在A1時(shí)期，秸稈中半纖維素的含量為32.00%；A5時(shí)期，其降至16.57%。與纖維素和半纖維素含量變化趨勢相反，秸稈中木質(zhì)素的含量隨腐熟時(shí)間的延長逐漸上升，在A1時(shí)期，木質(zhì)素的含量為5.95%，在發(fā)酵結(jié)束后這一比例上升至11.40%。

不同小寫字母表示處理間差異達(dá)顯著水平(P<0.05)。圖4，5同。Different lowercase letters in the same concentration was significant difference(P < 0.05).The same asFig.4，5.

2.2 寒地玉米秸稈腐熟過程中發(fā)酵物的營養(yǎng)物質(zhì)含量的變化

2.2.1 全氮、全磷、全鉀、有機(jī)質(zhì)含量變化 腐熟過程中發(fā)酵物全氮的含量呈整體上升趨勢，在A1時(shí)期，全氮含量為0.31 mg/g，A2時(shí)期顯著下降。隨著腐熟過程的推進(jìn)全氮含量急劇上升，到A4時(shí)期的含量為1.47 mg/g(圖4-A)。發(fā)酵物中的全磷含量變化如圖4-B所示，A1時(shí)期的全磷含量為7.38 mg/g，進(jìn)入A3時(shí)期，全磷含量上升至86.38 mg/g，但在A4時(shí)期全磷含量相比A3下降了48.98%，待腐熟進(jìn)入A5時(shí)期，全磷含量上升至211.12 mg/g。全鉀含量的變化如圖4-C所示，發(fā)酵物內(nèi)全鉀含量腐熟的過程中呈波動趨勢，在A1時(shí)期為118.95 mg/g，待進(jìn)入A2時(shí)期含量上升了12.67%，到A4時(shí)期全鉀含量上升至最大值156.73 mg/g，在進(jìn)入A5時(shí)期全鉀含量相比A4時(shí)期又急劇下降了42.45%。腐熟過程發(fā)酵物中有機(jī)質(zhì)含量的變化如圖4-D所示，有機(jī)質(zhì)的含量在腐熟全程均呈下降趨勢，A1時(shí)期的含量為299.8 g/kg，腐熟進(jìn)入A5時(shí)期有機(jī)質(zhì)含量顯著下降至149.7 g/kg。

圖4 玉米秸稈腐熟過程中全氮、全磷、全鉀和有機(jī)質(zhì)的含量變化Fig.4 Content changes of total nitrogen，total phosphorus，total potassium and organic matter in corn straw during decomposition

2.2.2 銨態(tài)氮、速效磷、有效鉀含量變化 玉米秸稈在腐熟過程中銨態(tài)氮、速效磷和有效鉀的含量發(fā)生了不同變化。由圖5可知，發(fā)酵物中銨態(tài)氮在A1時(shí)期的含量為326 mg/kg，隨后在A2—A5時(shí)期含量下降至253.71 mg/kg后緩慢增長，并在A5時(shí)期含量為307.46 mg/kg。速效磷含量的變化幅度在腐熟全程中變化較小，A1時(shí)期的含量為81.69 mg/kg，A2—A3時(shí)期均呈下降的趨勢，但不顯著，隨后在A4時(shí)期顯著上升(P< 0.05)，含量達(dá)到最高值108.51 mg/kg，但在A5時(shí)期又降至59.47 mg/kg。對于發(fā)酵物中有效鉀含量的變化呈波動趨勢，分別在A2、A4時(shí)期上升，A3和A5時(shí)期下降，最低值為A5時(shí)期的279.42 mg/kg，最高值為A2時(shí)期的406.66 mg/kg。

2.3 寒地玉米秸稈腐熟過程中微生物的多樣性分析

2.3.1 腐熟過程中細(xì)菌多樣性分析 稀釋度曲線可表示出各處理樣品的測序量能否準(zhǔn)確反映樣品中物種的多樣性，并間接反映出樣品中物種的豐富度程度。由各處理樣品的稀釋度曲線可得出，當(dāng)曲線越發(fā)平穩(wěn)，OTU數(shù)量不再變化時(shí)，表明所得到的數(shù)據(jù)是合理可用的(圖6-A)。寒地玉米秸稈腐熟時(shí)期共有203種細(xì)菌物種，其中A1、A2、A4、A5時(shí)期特有3，1，1，27種細(xì)菌物種(圖6-B)。對所有細(xì)菌物種在屬水平上進(jìn)行物種分類分析如圖6-C所示，A1時(shí)期假單孢菌屬(Pseudomonas)和芽孢八疊球菌屬(Sporosarcina)的相對豐度較高，隨著腐熟的推進(jìn)，其相對豐度逐漸降低。A2時(shí)期出現(xiàn)萊斯氏屬(Laceyella)、耐熱芽孢桿菌屬(Thermobacillus)、地芽孢桿菌屬(Geobacillus)，其A3時(shí)期鞘氨醇桿菌屬(Sphingobacterium)為優(yōu)勢菌種，其相對豐度為45.75%，而在A4時(shí)期降低。A5時(shí)期地芽孢桿菌屬和嗜熱雙孢菌屬(Thermobispora)占主要優(yōu)勢。

A.樣品稀釋度曲線；B.微生物OTU數(shù)量的韋恩圖；C.腐熟過程中在屬水平上的物種組成。圖7同。A.Sample dilution curve；B.Venn diagram of microbial OTU numbers；C.Species composition at the genus level during decomposition.The same asFig.7.

2.3.2 腐熟過程中真菌多樣性分析 由圖7-A可知，各個(gè)樣品的曲線逐漸趨于平穩(wěn)，說明樣品數(shù)據(jù)是合理可用的。寒地玉米秸稈腐熟過程中共有119種真菌物種，其中A1、A3、A5時(shí)期特有真菌菌種為2，1，4種(圖7-B)。對寒地玉米秸稈腐熟的各個(gè)時(shí)期的真菌多樣性進(jìn)行監(jiān)測(圖7-C)，A1時(shí)期主要以亞隔孢殼菌屬(Didymella)和耐冷酵母屬(Guehomyces)為優(yōu)勢菌屬；A2時(shí)期的耐冷菌屬繼續(xù)增多，其相對豐度達(dá)到82.68%；A3時(shí)期出現(xiàn)毀絲霉菌屬(Myceliophthora)；A4時(shí)期毀絲霉菌屬、嗜熱鏈球菌屬(Mycothermus)、嗜熱真菌屬(Thermomyces)和鬼傘屬(Coprinus)占優(yōu)勢菌屬，其中嗜熱鏈球菌屬的相對豐度為29.58%；在A5時(shí)期嗜熱真菌屬和耐冷酵母屬為主要優(yōu)勢菌屬，其中嗜熱真菌屬的相對豐度為38.83%。

圖7 腐熟過程中真菌多樣性分析Fig.7 Analysis of fungal diversity during decomposition

3 結(jié)論與討論

降解秸稈的關(guān)鍵是利用各種手段篩選出高效降解木質(zhì)纖維素的微生物，并在最適條件下生長代謝成為優(yōu)勢菌群，產(chǎn)生大量的相關(guān)酶系，在這一系列酶的共同作用下完成秸稈的降解過程[15]。研究表明，真菌降解木質(zhì)素的能力顯著高于細(xì)菌和放線菌，雖然部分真菌對木質(zhì)素有較好的降解能力，但在高溫發(fā)酵時(shí)其酶活變?nèi)鮗16]。所以篩選在寒地和高溫腐熟中均能穩(wěn)定降解木質(zhì)素的菌種，可以顯著提高纖維素的降解效果。在本試驗(yàn)中，低溫秸稈降解菌劑中的耐冷酵母屬可在低溫環(huán)境下活動旺盛，加快腐熟的進(jìn)度，使發(fā)酵溫度開始升高，玉米秸稈中的纖維素、半纖維素含量呈下降趨勢，隨著腐熟的推進(jìn)，當(dāng)發(fā)酵垛內(nèi)溫度達(dá)到60 ℃以上時(shí)，菌劑中嗜熱微生物的耐熱特性發(fā)揮優(yōu)勢，大分子有機(jī)物的降解速率開始加快，使纖維素、半纖維素含量繼續(xù)呈下降趨勢。而腐熟過程中木質(zhì)素含量呈上升趨勢，推測是木質(zhì)素牢牢地包裹在纖維素和半纖維素的外面對其起保護(hù)作用，木質(zhì)素難降解的原因?qū)е碌?，在腐熟過程中其他物質(zhì)的降解速度大于木質(zhì)素降解的速度，進(jìn)而使得木質(zhì)纖維素相對含量上升[17]，同時(shí)表明溫度的改變可導(dǎo)致優(yōu)勢菌種的改變。王秀紅等[18]對玉米秸稈條垛式堆肥不同翻堆時(shí)期的細(xì)菌菌群進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，嗜熱脲芽孢桿菌屬、高溫單孢菌屬和芽孢桿菌屬在發(fā)酵前期豐度較高，而梭狀芽孢桿菌屬(Clostridium)、Chryseolinea和假單孢菌屬在發(fā)酵后期豐度較高。在本試驗(yàn)中的前期，耐冷酵母屬為主要優(yōu)勢菌屬，豐度均達(dá)到50%以上，在整個(gè)堆肥時(shí)期起著重要作用，堆肥后期嗜熱雙孢菌屬、嗜熱真菌屬起著重要作用。堆肥的不同時(shí)期優(yōu)勢功能微生物的種類及功能不同，所以使用高通量測序技術(shù)明確腐熟的各個(gè)時(shí)期的優(yōu)勢菌群的變化，對于未來菌劑組合的優(yōu)化、提高腐熟效率具有重要意義[16]。

目前研究中高溫(22～50 ℃)秸稈分解菌的篩選較多，而北方地區(qū)低溫期較長，中高溫微生物在低溫(低于15 ℃)時(shí)生長受到抑制，不能代謝外源物質(zhì)，因而常溫和高溫微生物菌劑不能充分發(fā)揮其功效[19]。但本研究使用的低溫腐熟菌劑是針對低溫地區(qū)研制的，可以使秸稈腐熟達(dá)到非常好的效果。研究表明，利用低溫菌劑降解秸稈進(jìn)行還田，能夠加快秸稈的腐熟、增加土壤微生物數(shù)量、提高農(nóng)作物產(chǎn)量[20]。陸水鳳等[21]在堆肥中添加低溫菌劑，發(fā)現(xiàn)腐熟時(shí)間縮短，提高了腐熟效果。本研究發(fā)現(xiàn)，在低溫條件下使用低溫腐熟菌劑后的第7天，垛內(nèi)溫度達(dá)到59.7 ℃，表明該菌劑中的低溫微生物使垛內(nèi)溫度快速升高，加快了腐熟進(jìn)程。青格爾等[22]在室內(nèi)模擬試驗(yàn)比較了低溫秸稈腐菌劑與其他腐解菌劑對玉米秸稈降解率和土壤養(yǎng)分及酶活性影響的差異，但本試驗(yàn)是在以自然田間條件下進(jìn)行腐熟試驗(yàn)，有效避免了室內(nèi)模擬試驗(yàn)的可能未能完全反映大田實(shí)際應(yīng)用效果這一缺點(diǎn)，產(chǎn)生的結(jié)果也有助于在實(shí)際生產(chǎn)中提供相對準(zhǔn)確的理論支持。

影響寒地秸稈腐解因素有很多，除腐熟劑外，與外界環(huán)境，秸稈的種類，還田數(shù)量、深度和方式以及土壤類型等都存在密切關(guān)聯(lián)[21]。所以，今后的研究中為探尋該菌劑的腐熟效果，可以和其他低溫腐熟菌劑在相同處理?xiàng)l件下進(jìn)行比較。

在施用低溫秸稈腐熟菌劑后，可在寒冷條件下進(jìn)行快速發(fā)酵，7 d后發(fā)酵垛內(nèi)平均溫度在60 ℃左右，最高溫度可達(dá)70 ℃以上，腐熟過程中秸稈內(nèi)表面上的纖維束逐漸被破壞；腐熟后降溫期時(shí)的纖維素相對含量降至33.48%，半纖維素的相對含量降至16.57%；有機(jī)質(zhì)含量降低至149.7 g/kg；全氮、銨態(tài)氮含量呈先降低后升高的趨勢；全磷、全鉀、速效磷、速效鉀呈波動狀態(tài)。在腐熟初始期耐冷真菌屬和假單孢菌屬為主要菌屬；在腐熟期鞘氨醇菌屬和耐冷酵母屬為主要菌屬；在腐熟的平穩(wěn)期和降溫期中，嗜熱微生物發(fā)揮著主要作用。