Effects of two-stage microbial inoculation on organic carbon turnover and fungal community succession during co-composting of cattle manure and rice straw

Resumo

Este estudo avaliou os efeitos da inoculação em etapa única (SSI) em comparação com a inoculação em duas etapas (TSI) sobre os componentes do carbono orgânico, a qualidade do produto e a comunidade fúngica durante a cocompostagem de esterco bovino e palha de arroz. Ambos os métodos de inoculação aceleraram o aumento da temperatura e elevaram a temperatura de compostagem. A TSI resultou em um segundo estágio de fermentação e prolongou o estágio termofílico de 22 para 29 dias. Em comparação com a SSI, a TSI aumentou o grau de degradação da celulose, da hemicelulose e da lignina em 25,9%, 16,5% e 47,4%, e elevou o teor de nutrientes totais e de carbono húmico em 5,9% e 10,5% nos produtos finais, respectivamente. A TSI aumentou significativamente a abundância relativa de Aspergillus, Trichoderma, Neurospora, Mycothermus, Malbranchea e Gloeophyllum no segundo estágio de fermentação. A análise de correlação de Spearman indicou que Aspergillus, Neurospora, Trichoderma e Gloeophyllum foram os fungos-chave para a degradação da lignocelulose e a humificação. A análise de redundância mostrou que a temperatura foi o principal fator ambiental que afetou a sucessão da comunidade fúngica na TSI.

Abstract

This study explored the effects of single-stage inoculation (SSI) versus two-stage inoculation (TSI) on organic carbon components, product quality and fungal community during co-composting of cattle manure and rice straw. Both inoculation methods accelerated the temperature increase and elevated the composting temperature. TSI resulted in a second fermentation stage and extended the thermophilic stage from 22 to 29 days. Compared with SSI, TSI promoted the degradation degree of cellulose, hemicellulose and lignin by 25.9%, 16.5% and 47.4%, and increased the content of total nutrients and humus carbon by 5.9% and 10.5% in final products, respectively. TSI significantly increased the relative abundance of Aspergillus, Trichoderma, Neurospora, Mycothermus, Malbranchea and Gloeophyllum in the second fermentation stage. Spearman correlation analysis indicated that Aspergillus, Neurospora, Trichoderma and Gloeophyllum were the key fungi for lignocellulose degradation and humification. Redundancy analysis showed that temperature was the major environmental factor affecting fungal community succession in TSI.