梯度有机负荷下农业废弃物厌氧发酵特性及微生物群落-农业工程学报.PDF

第 33 卷 第 17 期 农 业 工 程 学 报 Vol.33 No.17 2017 年 9 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Sep. 2017 239 梯度有机负荷下农业废弃物厌氧发酵特性及 微生物群落 1 1 1 2 ※ 勒系意 ，黄运红 ，任雨涵 ，陈柳萌 （1. 江西师范大学生命科学学院，南昌 330022 ； 2. 江西省农业科学院农业应用微生物研究所，南昌 330200 ） 摘 要：为了解梯度负荷对不同 C/N 农业废弃物厌氧发酵特性及微生物群落的影响，该试验以猪粪、金针菇菌包、稻秆 和甘蔗叶等 C/N 差异较大的废弃物作为原料，通过逐渐提高全混合厌氧反应器（continuous stirred tank reactor, CSTR ）的 有机负荷率（organic loading rate，OLR ），研究物料在4 个 OLR （1.11、1.67、2.22 和 2.78 g/(L∙d) ，以可挥发性固体计） 下的产甲烷特性和微生物群落结构变化。结果表明：4 种物料的日甲烷产量均随 OLR 递增而增加，但单位物料甲烷产率 与微生物菌群结构则因物料 C/N 差异而表现出不同的变化趋势。其中：猪粪的日甲烷产量最高，细菌和古菌的菌群结构 与对照组相比变化不大；多样性指数先增后减，甲烷产率也在 OLR 达到 1.67 g/(L∙d)后逐渐下降。金针菇菌包甲烷产率相 对稳定，细菌和古菌的多样性指数随 OLR 递增而增长。稻秆和甘蔗叶同属于碳质量分数高的秸秆类物料，二者的细菌和 古菌的菌群结构变化明显；但在 OLR 达到 2.78g/(L∙d)时，稻秆受系统酸化（VFA/TIC0.8 ）影响，甲烷产率下降明显， 细菌和古菌的多样性指数也出现下降；而甘蔗叶则因 VFA/TIC0.8 ，其甲烷产率在发酵过程中未出现明显下降。此外， 不同 C/N 物料对优势菌的形成存在影响。其中：Methanolobus zinderi 为猪粪物料特有的优势古菌；Proteiniphilum acetatigenes ，Acetivibrio cellulolyticus 为金针菇菌包、甘蔗叶特有的优势细菌；Methanospirillum hungatei 为稻秆物料独有 的优势古菌。 关键词：废弃物；发酵；沼气；C/N；产甲烷特性；菌群结构 doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.17.032 中图分类号：S216.4 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2017)-17-0239-09 勒系意，黄运红，任雨涵，陈柳萌. 梯度有机负荷下农业废弃物厌氧发酵特性及微生物群落[J]. 农业工程学报，2017， 33(17)：239－247. doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.17.032 Le Xiyi, Huang Yunhong, Ren Yuhan, Chen Liumeng. Anaerobic d