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为了解析不同C/N物料的连续厌氧发酵特性及菌群结构变化规律,本文以猪粪、金针菇菌包、稻秆和甘蔗叶为物料,分别进行批次厌氧发酵和连续厌氧发酵实验,分析不同C/N物料连续厌氧发酵特性,并采用PCR-DGGE技术解析不同C/N物料连续厌氧发酵过程中的菌群结构变化规律。本研究主要结果如下:(1)采用瑞典BioProcess公司研发的全自动甲烷潜力测试系统(AMPTS II)对四种物料进行批次厌氧发酵产甲烷潜力实验。结果表明,猪粪、金针菇菌包、稻秆和甘蔗叶均具有一定的产甲烷能力,且其产甲烷潜力值分别为387.4.2±8.6、210.2±12.0、269.0±8.8和152.4±16.7 mL/(gVS),物料的产甲烷能力与物料种类、物质结构和营养组成等因素有关;四种物料日产甲烷速率曲线总体趋势相近,在短时间内均达到产甲烷峰值,随后逐渐回落至产甲烷终点,但不同物料日产甲烷量的出峰时间不同,甘蔗叶、稻秆、猪粪和金针菇菌包的出峰时间分别在第2、4、5和5天,其当日产甲烷量分别为76.3、130.8、279.5和137.8 mL,而且四种物料能够在较短时间内被分解,并获得90%左右的甲烷产量。(2)四种物料分别在有机负荷率(Organic loading rate,OLR)分别为1.11、1.67、2.22和2.78 g VS/(L?d),水力停留时间30 d的条件下,进行连续厌氧发酵实验。结果表明,四种物料的日产甲烷量随OLR递增而增加。富含氮的猪粪日产甲烷量最高,对OLR递增响应迅速,但细菌和古细菌多样性指数随着OLR递增而减低,单位物料产甲烷速率下降。金针菇菌包含有最适合微生物生长的C/N(约24:1),理化性质较稳定,其细菌和古细菌多样性指数随着OLR的递增而增加,单位物料的产甲烷速率相对稳定,保持在140 mL/(gVS)左右。甘蔗叶和稻秆是富含C的物料,其细菌和古细菌多样性指数开始随着OLR的递增而增加,但在OLR为2.78 gVS/(L?d)时,细菌和古细菌被抑制,多样性指数减低,单位物料产甲烷速率出现了下降趋势。(3)在上述连续厌氧发酵条件下,PCR-DGGE技术研究发现不同C/N物料对菌群结构变化及优势菌产生了较大影响。在鉴定的优势细菌中,除拟杆菌属(Bacteroides)、羧酸利用杆菌属(Carboxylicivirga)、密螺旋体属(Treponema)和梭菌属(Clostridium)等7株优势细菌为四种物料共有外,其他优势细菌均受物料C/N特性的影响。互营单胞菌科(Dethiosulfovibrio salsuginis)适宜中度碱性生长,降解脂肪产酸,是猪粪连续厌氧发酵过程中独有的优势菌;普雷沃菌属(Proteiniphilum acetatigenes)可降解蛋白产生乙酸,是金针菇菌包和甘蔗叶连续厌氧发酵过程中的优势菌;解纤维素醋弧菌(Acetivibrio cellulolyticus)可降解纤维素产酸,并对酸性环境有较好的耐受和调节能力,也是甘蔗叶和金针菇菌包连续厌氧发酵过程中的优势菌。鉴定的优势古细菌主要包括乙酸营养型、氢营养型以及甲基营养型等三类产甲烷古菌。除来自甲烷拟杆菌属(Methanobacteriu)、甲烷热球菌属(Methanothermococcus)以及Methanomassiliicoccus luminyensis等7株优势古菌在四种物料中均有发现外;其余优势菌与物料C/N特性有关,其中氢营养型甲烷球菌属(Methanococcus maripaludis)、氢营养型甲烷短杆菌属(Methanobrevibacter smithii)、氢营养型甲烷囊菌属(Methanoculleus hydrogenitrophicus)、氢营养型甲烷螺菌属(Methanospirillum hungatei)和乙酸营养型甲烷鬓菌属(Methanosaeta concilii)在富含纤维物料(金针菇菌包、甘蔗叶和稻秆)的发酵过程中均有发现,其中Methanospirillum hungatei为稻秆连续厌氧发酵过程中的独有优势古菌;甲基营养型甲烷叶菌属(Methanolobus zinderi)是在猪粪厌氧发酵过程中独有的优势菌。