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抗生素菌渣因其含有抗生素残留及其代谢产物已被列为危险废物。高温好氧堆肥是一种无害化和资源化利用抗生素菌渣的重要途径,具有易操作、低成本、能有效去除抗生素残留等优点;但同时存在氮素损失现象,因此研究氮循环的限速步骤氨氧化过程是氮素损失控制的基础。抗生素菌渣堆肥过程中的腐熟度评价与抗生素残留以及微生物群落结构的研究是关注的热点,它们对堆肥产品质量及其运用具有指导意义。但是,文献报道的微生物研究主要集中在活性、丰度、抗性基因等方面,而抗生素菌渣堆肥过程中细菌及介导氨氧化作用的氨氧化菌群群落结构和多样性研究较少。因此,本研究借助定量PCR、PCR-DGGE和高通量测序等技术分析以青霉素菌渣和猪粪为原料的堆肥处理。试验主要基于有粪-湿菌渣、粪-干菌渣、粪-青霉素和纯猪粪4种堆肥原料,分析其腐熟速度与程度、堆肥过程中的氮素循环转化规律,以及堆体中的细菌与氨氧化菌群的丰度、多样性及群落结构随堆肥过程的变化。结果如下:在30天的高温好氧堆肥过程中,堆肥中理化指标如温度、水分、pH、电导率,碳氮比、发芽指数等的动态变化是评价堆肥腐熟的重要指标。4个不同堆肥系统历经升温,高温和降温后堆体的温度逐渐接近室温;水分散失了 29.8%-36.5%,其主要发生在高温期;堆肥结束后,4个堆肥系统的pH值为7.4-7.9之间;EC值为5.5-4.1mS/cm;碳氮比稳定在17.6-20.3之间;发芽指数GI都在119.7%-139.3%之间。粪-湿菌渣、粪-干菌渣、粪-青霉素和纯猪粪堆体中氮素循环相关的理化指标堆肥前后变化为铵态氮损失量分别为 2.7g/kg、1.6g/kg、1.5g/kg 和 0.9g/kg;硝态氮分别增加了 88.2mg/kg、319.8mg/kg、101.7 mg/kg、131.9mg/kg。通过各理化指标与发芽指数的相关性分析发现水分含量、电导率、碳氮比、铵态氮是更为可靠地评价堆肥腐熟的理化指标。4个不同原料堆肥中的物理、化学及生物指标均表明堆肥已经达到腐熟。高温好氧堆肥能快速降解青霉素菌渣堆肥中的青霉素残留。粪-湿菌渣和粪-青霉素堆体分别在堆肥第9d,2d青霉素浓度降低至低于UPLC方法检测限,粪-干菌渣和纯猪粪堆体中未检测到青霉素。通过高通量测序技术研究粪-湿菌渣和纯猪粪堆肥系统中细菌的多样性及群落结构演替发现,除第25d之外,粪-湿菌渣堆肥中的Chao1多样性指数高于纯猪粪堆肥;而粪-湿菌渣堆肥中的Shannon多样性指数在堆肥整个进程一直高于纯猪粪堆肥。采用操作典范对应分析(CCA)研究细菌群落结构特征和群落分布与不同环境因子之间的关系,结果表明青霉素菌渣的添加改变了堆肥中细菌菌落的结构及其分布,且物种构成的差异随着堆肥的进程逐渐增大;其中水分含量和发芽指数的动态变化显著影响细菌群落结构组成的变化。在粪-湿菌渣和纯猪粪堆肥系统中,在升温阶段(Od)占优势地位的是梭菌纲(Clostridia)、变形菌纲(Gammaproteobacteria)和芽孢杆菌纲(Bacilli),优势菌属为假单胞菌属(Pseudomonas),粪球菌属(Coprococcus),芽孢杆菌属(Bacillus);在高温期(9d)处于优势地位的是拟杆菌纲(Bacteroidia)和梭菌纲(Clostridia);最丰富的属分别是梭菌属(Clostridium),纤线菌属(Leptonema),Sphaerisporangium;到腐熟期(30d)相对丰度高的为梭菌纲(Clostridia),拟杆菌纲(Bacteroidia)和变形菌纲(Gammaproteobacteria)且梭菌属(Clostridium)是相对丰度最高的属。不同堆肥原料堆体中不同时期的细菌群落结构中优势菌群有差异。采用定量PCR技术分析堆肥中氨氧化菌群丰度动态变化,结果表明,不同堆肥系统中氨氧化古菌和氨氧化细菌在不同的堆肥阶段交替成为优势种群,且表明在不同原料堆肥中的升温阶段,氨氧化细菌对氨氮的氧化作用发挥着重要的作用。在氨氧化菌群与理化指标相关性分析中,氨氧化细菌amoA基因丰度与电导率、碳氮比、硝态氮浓度呈现显著负相关;氨氧化古菌amoA基因丰度与铵态氮浓度呈显著正相关。样品PCR-DGGE指纹图谱中条带测序结果中氨氧化细菌有亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)、亚硝化螺菌属(Nitrosospira),且亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)是优势菌属。氨氧化古菌amoA基因测序分析结果显示与深海沉积物、表层沉积物的氨氧化古菌amoA基因序列同源性最高。