pH调控对瘤胃液接种稻秸厌氧消化中水解菌及产甲烷菌的影响
2018-05-02邓玉营阮文权黄一波
农业环境科学学报 2018年4期
关键词:体系
邓玉营,阮文权,郁 莉,黄一波
(1.常州工程职业技术学院,江苏 常州 213164;2.江南大学环境与土木工程学院,江苏 无锡 214122)
秸秆是农业有机废弃物的主要来源,受技术的制约,现阶段综合利用效率不高。厌氧消化被认为是秸秆资源化的重要途径,秸秆的半纤维素、纤维素等成分被用于产生沼气,而且可以获得沼渣沼液肥,综合效益显著。但秸秆复杂的结构导致其较难水解,是厌氧消化的主要限速过程[1]。瘤胃微生物被认为是高效的秸秆纤维素降解者,其中瘤胃球菌属(Ruminococcus)、产琥珀酸丝状杆菌(Fibrobacter succinogenes)等水解菌发挥了重要作用[2-3],常用于瘤胃接种秸秆的厌氧消化[4-6]。
瘤胃微生物群落中仅含有少量的嗜氢型产甲烷菌[7],挥发性脂肪酸(VFAs)主要通过瘤胃上皮细胞吸收。但在厌氧消化中水解产生的VFAs易造成积累,导致pH值下降,水解活性受到抑制[4-5]。研究表明,pH值会形成不同的生态位,为微生物提供最适的生长环境。如水解菌最适pH值范围在5.3~8.3之间[8];甲烷菌的最适pH值生态幅度比水解菌要窄,在6.5~8.2之间[9],低于6.2会对甲烷菌产生毒害作用[1]。因此调控pH值在适宜的范围内有利于水解和产甲烷活性的提高,如Yang等[10]研究表明,高固态餐厨垃圾厌氧消化中提高pH值可强化水解酶和产甲烷活性。在以往的研究中尝试了瘤胃接种体系投加甲烷菌来减少VFAs积累[6];但在厌氧消化体系通过调控pH改变功能菌群结构和丰度,以提高秸秆转化效率的研究鲜有相关报道。
研究表明,秸秆降解体系常利用16S rDNA来分析菌群变化[11],但功能基因的检测更具应用价值[3,12-13]。……
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