玉米秆与猪粪混合发酵产沼气及其古菌解析

http://www.cibj.com/应用与环境生物学报ChinJApplEnvironBiol2014，20(1):117-1222014-02-25DOI:10.3724/SP.J.1145.2014.00117我国每年要产生约7亿吨农作物秸秆和20.1亿吨畜禽粪便（湿重）[1].许多秸秆与畜禽粪便未经有效处理就直接排入环境中，对土壤、水体和空气等环境造成了较大的危害.同时，我国能源消费量随着经济增长而迅速增加，到2011年我国已成为世界第一大能源消费国，消耗28.5亿吨标煤[2].我国能源对外依存度从2000年的7%上升到2011年的15%，其中石油对外依存度从26%飙升至57%，天然气对外依存度也已高达21%，煤炭对外依存度超过5%[3].为了保证能源安全，改善能源结构，我国提出大力发展包括生物质能在内的可再生能源.利用厌氧发酵，将农作物秸秆和畜禽粪便等有机废物转收稿日期Received:2013-04-26接受日期Accepted:2013-05-13*环保公益性行业科研专项（201109047）、四川省科技厅国际合作项目（2011HH0040）和“十二五”国家科技支撑计划课题（2011BAD15B03）资助SupportedbytheEnvironmentalNonprofitIndustryResearchProject(201109047),theInternationalCooperationProjectbyScienceandTechnologyDepartmentofSichuanProvince(2011HH0040),andtheSci-techPillarProjectoftheTwelfthFive-yearPlanofChina(2011BAD15B03)**通讯作者Correspondingauthor(E-mail:lixd@cib.ac.cn)玉米秆与猪粪混合发酵产沼气及其古菌解析*袁月祥1,2曾李乐3闫志英1刘晓风1廖银章1李旭东1**孙太荣41中国科学院成都生物研究所成都6100412中国科学院大学北京1000493西安工程大学环境与化学工程学院西安7100484中国石油塔里木油田公司库尔勒841000摘要为了解混合发酵系统不同发酵时间的古菌组成，采用批式全混发酵工艺进行预处理后的玉米秆和猪粪混合中温发酵产沼气研究，在不同发酵时间取样，利用454焦磷酸测序法测定各样品中古菌的组成.结果表明，该混合发酵启动迅速，第4天（d4）达到产气高峰，料容产气率为1.46LL-1d-1，46d原料产沼气率、产甲烷率分别为356.55mL/g(VS)和208.0mL/g(VS).454焦磷酸测序及分析表明，混合发酵系统中古菌都归属于广古菌门（Euryarchaeota，97.83%-100%）和泉古菌门（Crenarchaeota，0-2.17%）；随着发酵时间的延长，甲烷杆菌纲（Methanobacteria）古菌含量由69.84%迅速下降到0.14%，杂色泉古菌（MiscellaneousCrenarchaeoticGroup，MCG）和热原体纲（Thermoplasmata）古菌含量则分别由0%、1.05%逐渐上升到2.17%、20.68%，甲烷微菌纲（Methanomicrobia）古菌则从29.84%迅速上升到96.14%后保持高位.研究说明玉米秆和猪粪混合发酵可迅速启动，系统古菌多样性随发酵时间延长而逐渐上升.图5表3参30关键词混合发酵；沼气；454焦磷酸测序；古菌；解析CLCS216.4:Q938.1BiogasproductionandArchaeacompositionintheco-fermentationbiogassystemofcornstalksandpigmanure*YUANYuexiang1,2,ZENGLile3,YANZhiying1,LIUXiaofeng1,LIAOYinzhang1,LIXudong1**&SUNTairong41ChengduInstituteofBiology,ChineseAcademyofSciences,Chengdu610041,China2UniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China3SchoolofEnvironmentandChemistry,Xi’anPolytechnicUniversity,Xi’an710048,China4PetrochinaTarimOilfieldCompany,Korla841000,ChinaAbstractInordertoinvestigatethedynamicsofArchaeacommunityduringc