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堆肥是一种循环利用固体有机废弃物的环境友好型技术，可以快速将家禽粪便无害化、稳定化和资源化。在堆肥过程中会产生大量的NH3和温室气体(GHG)，不仅会导致肥料中氮素等营养物的损失，而且引起了严重的环境污染，成为大型工业化堆肥面临的重要问题。堆肥过程中NH3和N2O的排放与硝化和反硝化作用密切相关。硝化作用中的氨氧化反应能将NH4+氧化成NO2-，该反应的关键步骤由氨单加氧酶执行，其编码基因为amoA，氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)都携带该基因。完整的反硝化作用经历NO3-→NO2-→ NO→ N2O→ N2这四个步骤，分别由硝酸盐还原酶、亚硝酸盐还原酶、NO还原酶和N2O还原酶来完成，它们分别由nar、nir、nor和nos基因编码。研究堆肥过程中amoA及nos等基因的菌群结构变化，以及其与环境变量之间的关系，对减少工业化堆肥中NH3和N2O排放、降低氮素损失、提高堆肥质量和效率具有重要的实际参考意义。 我们以蛋鸡粪的工业化堆肥过程为例，分别采集升温期、高温期、降温期和成熟期的堆肥样本，应用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术分析堆肥各时期中AOB和AOA的amoA基因及反硝化基因nirS、nirK、nosZ的多样性和相对丰度，以及优势菌种的演替，来研究相关菌群结构变化。同时采用静态箱法测定堆肥过程中CO2、CH4和N2O的排放通量。 实验结果表明:AOB存在于整个堆肥过程中，Nitrosomonas和Nitrosospira是它的优势属，而AOA只出现在堆肥中后期，Candidatus Nitrososphaeragargensis是AOA的优势属;AOB菌群多样性和相对数量变化趋势相一致，都在整个堆肥过程中呈先降后升的变化，在高温期时最低，而此时AOA菌群开始出现而后期多样性降低，AOA的出现是对AOB的及时补充，它维持了堆肥高温期的氨氧化能力。反硝化基因nirS、nirK和nosZ在堆肥过程中一直存在，nirS和nosZ反硝化菌群都属于Pseudomonadaceae;nirK反硝化菌的优势菌种主要集中于Rhizobiaceae、Alcaligenaceae、Mesorhizob iaceae和Pseudomonadaceae这4个科。nirS、nirK和nosZ基因的多样性指数和相对丰度均在降温期达到峰值，说明堆肥后期反硝化菌群比较活跃。堆肥过程中CO2、CH4和N2O分别占总排放的72.62％、22.01％和5.37％; CH4和CO2的排放大部分发生在堆肥前期，但约有91.8％的N2O排放发生在堆肥后期，且在降温期有个高峰值，与反硝化菌群活跃时期一致。 用堆肥温度、pH、NH4+-N、NO3--N、NO2--N和TN这6个过程因子构造环境因子矩阵，并且以菌群DGGE图谱中每个条带所处泳道中亮度峰值的百分含量建立物种数据矩阵，使用Canoco4.5软件，对氨氧化、反硝化种群数据与环境因子的相关性分别进行冗余分析(RDA)，结果显示温度和pH对AOB群落结构的演替有负面显著影响(P＜0.05)，P值分别为0.008和0.036，其中温度有极显著影响(P＜0.01);而NO3--N和NO2--N对nirS基因的群落变化有显著影响，P值分别为0.04和0.032; NO3--N、TN和NO2--N对nirK基因的菌群演替影响显著，P值分别为0.004、0.036和0.002，其中NO3--N和NO2--N是极显著影响(P＜0.01)。