Two-stage inoculation with lignocellulose-degrading microorganisms in composting: Enhanced humification efficiency and underlying mechanisms

Resumo

Neste estudo, microrganismos degradadores de lignocelulose foram adicionados a um cocomposto de esterco bovino e bagaço por meio de inoculação inicial e de inoculação em duas etapas. Os efeitos das duas formas de inoculação sobre os parâmetros de humificação do composto foram comparados, e foram investigadas a sucessão dinâmica da comunidade microbiana, as interações microbianas e o metabolismo de aminoácidos, a fim de elucidar os mecanismos subjacentes. Os resultados mostraram que a inoculação em duas etapas aumentou os teores de húmus (HS) e de ácido húmico (HA) para 86,59 mg/g e 25,80 mg/g, respectivamente, e alcançou índice de germinação (IG) de 128,77%. Em nível de gênero, estimulou o crescimento de Corynebacterium, Thermobifida e Aspergillus durante o período de alta temperatura, e de Luteimonas, Pseudomonas, Actinomadura e Rhizopus durante o período de maturação. A inoculação em duas etapas aumentou a estabilidade da rede bacteriana e a cooperação microbiana na rede fúngica. Além disso, do período de resfriamento ao de maturação, intensificou dez vias de síntese de aminoácidos. Conclui-se que a inoculação em duas etapas é um método eficaz para promover a maturação e a estabilização do cocomposto.

Abstract

In this study, lignocellulose-degrading microbes were added to cattle manure and bagasse co-compost through initial- and two-stage inoculations. A comparison was made between the effects of the two inoculations on compost humification parameters, and an investigation was conducted into the dynamic succession of the microbial community, microbial interactions, and amino acid metabolism to uncover the underlying mechanisms. The results showed that two-stage inoculation increased the humus (HS) and humic acid (HA) contents to 86.59 mg/g and 25.80 mg/g, respectively, and achieved a germination index (GI) of 128.77%. At the genus level, it stimulated the growth of Corynebacterium, Thermobifida, and Aspergillus during the high-temperature period, and Luteimonas, Pseudomonas, Actinomadura, and Rhizopus during the maturity period. Two-stage inoculation increased the stability of the bacterial network and microbial cooperation within the fungal network. Additionally, from the cooling to the maturity period, it boosted ten amino acid synthesis pathways. In conclusion, two-stage inoculation is an effective method to promote the maturation and stabilization of co-compost.