科研产出
全量化收集粪污厌氧发酵失稳过程中微生物群落动态变化及生态集群组装模式
《江西农业学报 》 2024
摘要：通过高通量测序技术分析了全量化粪污厌氧发酵在稳定、抑制和崩溃3个阶段的微生物菌群动态变化情况,结合微生物互作网络构建,识别互作网络中关键生态集群及组装模式,以期为全量化粪污沼气工程稳定运行提供理论依据和数据支撑.结果表明:(1)在细菌门水平上,厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和变形菌门(Proteobacteria)为优势菌门,在各样品中相对丰度合计占比为96.0%.(2)在细菌属水平上,相对丰度较高的菌属为瘤胃梭菌属(Ruminiclostridium)、狭义梭菌属类群I(Clostridium_sensu_stricto_1)等.(3)在古菌属水平上,甲烷短杆菌属(Methanobrevibacter)、甲烷球形菌属(Methanosphaera)和甲烷袋状菌属(Methanoculleus)为优势菌属,在各样品中相对丰度合计占比为96.5%.(4)微生物互作网络分析揭示,全量化粪污厌氧发酵过程中的功能集群主要划分为3个模块(模块1~模块3),微生物群落在厌氧发酵受到抑制时会产生应激性调整;在产气稳定期,模块1占据主导地位,厌氧发酵系统的水解酸化菌与产甲烷菌间的协同良好,无明显的小分子挥发酸累积现象,可稳定水解产酸;在产气崩溃期,模块2、模块3的相对丰度大幅提升,并占据了模块1的生态位;微生物通过增加乙酸、丙酸等挥发性有机酸氧化菌的相对丰度和嗜酸产甲烷能力,缓解小分子挥发酸和氨氮的胁迫.
关键词： 厌氧发酵 全量化收集粪污 微生物群落 共现互作网络 生态集群
全文链接
请求原文
皇竹草厌氧发酵特性及稀土元素溶出研究
《新能源进展 》 2022
摘要：为探讨稀土尾矿区修复用皇竹草的厌氧发酵特性和发酵过程稀土元素溶出情况，开展不同发酵浓度（总固体浓度分别为2%、4%、6%、8%、10%）的中温（37±1℃）批式厌氧发酵实验。结果表明，总固体（TS）浓度为4%条件下皇竹草产甲烷性能最佳，日产甲烷率和累积产甲烷率分别为25.56mL/g和197.33m L/g。采用修正Gompertz方程能较好地模拟不同TS下皇竹草发酵累积产甲烷率的变化。分析发酵液中稀土元素浓度变化，结果表明，皇竹草内的稀土元素在厌氧发酵过程中只发生小部分溶出，主要包括La、Ce、Nd、Sc、Y等，各处理发酵液中稀土元素浓度并未超出文献报道的抑制浓度。相关性分析结果表明，稀土元素溶出率与发酵体系的TS浓度、化学需氧量（COD）呈负相关，与pH呈正相关。研究可为稀土矿区皇竹草沼气工程应用和发酵剩余物的肥料化利用提供指导。
全文链接
请求原文
基于广泛非靶向代谢组学解析富硒黄酒发酵过程的差异代谢产物
《江西农业学报 》 2022
摘要：以富硒糯米为原料,酿制富硒黄酒,分析了黄酒的硒转化效率,并利用广泛非靶向代谢组学对富硒黄酒发酵过程中的差异代谢产物进行了高通量解析.结果表明:黄酒的富硒效果非常明显,硒转化效率达到20.73%,且有机硒占总硒的比例达85.64%;与普通黄酒相比,富硒黄酒在发酵过程中的代谢产物有明显差异,促进了酒液中羧酸及其衍生物类等代谢物的生成,大幅降低了甘油磷脂类物质的含量,其上调表达的代谢物数占总差异代谢物数的75.85%;富硒黄酒对花生四烯酸代谢、异喹啉生物碱生物合成、苯丙氨酸代谢、精氨酸生物合成、乙醛酸和二羧酸代谢等KEGG代谢通路具有显著的调控作用.
全文链接
请求原文
尿素氨化预处理对稻秆厌氧发酵产气特性的影响
《生态环境学报 》 2018 北大核心 CSCD
摘要：水稻秸秆作为一种重要的生物质资源,将其用于厌氧发酵产沼气是中国大力倡导的生物质固废处理方式之一,但稻秆复杂的木质纤维结构使其不易被厌氧生物菌消化利用,导致厌氧发酵效率低下。为了提高稻秆厌氧发酵效率,本研究使用不同质量分数(3%、4.5%、6%)尿素对稻秆进行氨化预处理,并采用环境扫描电镜(SEM)及视频光学接触角测量仪分别对预处理前后的稻秆形态结构及亲水性进行观察测定,以探明尿素预处理对稻秆产气效率影响的内在原因,考察不同质量分数尿素氨化预处理对稻秆厌氧发酵产气特性的影响。SEM结果显示,预处理能够破坏稻秆的致密结构,增大微生物作用面积。接触角测定图像表明,尿素氨化预处理破坏了稻秆表面的蜡质层,表面由疏水性变为亲水性,使其更易被微生物利用,说明稻秆中木质素-纤维素结构的变化是影响其产气效率的内在原因,通过对各实验组进行对比,发现4.5%尿素氨化预处理产气效果最佳,累积产气量达到17 053 mL,比对照组提高了50.67%,并相对缩短了产气周期。
全文链接
请求原文
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 》 2017 EI 北大核心 CSCD
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/TIC>0.8)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/TIC<0.8,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。
全文链接
请求原文
基于产甲烷潜力和基质降解动力学的沼气发酵物料评估
《农业工程学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD
摘要：为使大型沼气工程发酵物料的评估规范化、科学化、高效化,该文根据物料产甲烷潜力试验得到的物料产气和降解动态情况,利用First-order、Modified First-order和Gompertz模型分析和拟合了物料的产甲烷潜力(biochemical methane potential,BMP),降解动力学参数,提出了物料评估初步指标方法。Gompertz模型对筛选物料的产甲烷潜力曲线的拟合显示出较高的准确性,拟合的甲烷潜力值与试验值较为接近。BMP1%(单日产气量达累积产气量的1%时的累积产气量)作为物料产甲烷潜力的定量判断指标时,累积产甲烷量达到试验结束时累积产甲烷量的90%以上,并且BMP试验时间缩短了27.94%~70.58%。筛选的物料中,小麦秸秆,玉米茎、叶,干、鲜苜蓿,鸡粪水解液,大、小死鸡以及餐厨垃圾的产甲烷潜力(以BMP1%计)分别为220.49、241.01、262.10、310.84、305.80、508.41、520.90、630.7、618.05 m L/g。动力学参数显示,9种物料中:纤维素类物料(除玉米茎和小麦秸秆)、鸡粪和脱油餐厨属于易降解物料,大、小死鸡属于降解缓慢的物料。标准化物料产甲烷潜力和物料间产甲烷动力学参数对比,提高了沼气工程筛选物料的评估的效率。
全文链接
请求原文
