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城市生活污泥含有丰富的营养物质,经蚯蚓处理后可以作为农用有机肥。蚯蚓堆肥过程中会产生大量的水溶性有机物(DOM),随污泥施用于土壤中会对氮素循环系统造成影响。因此对污泥蚓粪中DOM施入土壤后氮素转化的研究是至关重要的。本文用蚯蚓堆肥法处理城市生活污泥,对堆肥前后污泥中水溶性有机物的分子量分布、极性组分和光谱学的变化进行了研究。并选取污泥蚓粪DOM中的代表性单糖和氨基酸施于土壤中,探讨了培养过程中土壤理化性质、氮素指标以及土壤潜在硝化速率(PNR)的变化,并利用实时荧光定量PCR方法分析了外源有机物对土壤氨氧化菌氨单加氧酶基因(amoA)丰度的影响,进一步探讨了外源有机物对氮素转化的作用机制,为污泥的资源化再利用提供理论基础。主要结论如下:(1)极性分析、分子量分级结果表明,蚯蚓处理后污泥DOM中小于300Da的组分含量高出对照组污泥6.5%,大于8000Da的组分则少了 56.3%;疏水性组分比例高出对照组50.8%。光谱分析表明,试验组中均存在羧酸、芳香族物质等,且经蚯蚓处理后污泥的DOM中蛋白质含量及分子量降低,多糖和芳香族物质含量增加。荧光光谱显示原始污泥中含有大量蛋白质和腐殖质,经过120天降解生成色氨酸、酪氨酸、葡萄糖等物质,且处理组腐殖化程度高于对照组。污泥中DOM经蚯蚓处理后浓度更小,污泥降解速度更快。通过上述分析,选取处理污泥(蚓粪)DOM中典型物质酪氨酸、葡萄糖作为后续土壤氮素转化试验的外源添加物。(2)外源有机物添加至土壤结果表明,与无蚓粪的土壤(BK)相比,施加蚓粪能有效提升土壤肥力,降低土壤pH值,显著提高土壤电导率。酪氨酸的施加对土壤中有机氮的矿化作用产生了抑制,矿化量与酪氨酸添加量成反比;而添加葡萄糖则有促进作用,且矿化量随葡萄糖剂量的增加而增大。添加酪氨酸和葡萄糖均对土壤硝化率产生抑制,且同剂量添加的葡萄糖的抑制作用高于酪氨酸62.2%。研究表明蚓粪中DOM成分和含量对土壤矿化量和硝化率的影响均有显著性差异(P<0.05),体系中有机物的添加可以减少硝酸盐淋洗损失,促进土壤对氮素的保肥作用。(3)添加外源水溶性有机物后对土壤的PNR和微生物群落中氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)的amoA基因拷贝数的分析结果显示,外源DOM可以显著抑制土壤PNR;土壤PNR与土壤矿化量有显著的正相关(P<0.05),但与硝化率无显著性关系。土壤中AOA和AOB amoA基因丰度远高于对照组(CK),说明外源DOM可以显著促进土壤中AOA和AOB氨氧化过程的转录水平。添加葡萄糖的土壤AOA与AOB表现出相似的变化趋势,而添加酪氨酸的趋势则不同。酪氨酸组AOA、AOB与土壤硝化率之间均存在显著性负相关、而与酪氨酸添加量成显著性正相关,葡萄糖组仅AOB与矿化量、PNR等存在显著正相关(P<0.05)。同一外源有机物的不同添加剂量对土壤PNR抑制率和amoA基因拷贝数的影响均有极显著差异(P<0.01)。