农业环境科学学报

作者：李煜,叶青青,瞿云山,刘子墨,任玉莹,于莉民,李欣

单位：中国农业大学工学院农业部可再生能源清洁化利用技术重点实验室, 北京 100083,中国农业大学工学院农业部可再生能源清洁化利用技术重点实验室, 北京 100083,中国农业大学工学院农业部可再生能源清洁化利用技术重点实验室, 北京 100083,中国农业大学工学院农业部可再生能源清洁化利用技术重点实验室, 北京 100083,中国农业大学工学院农业部可再生能源清洁化利用技术重点实验室, 北京 100083,中国农业大学工学院农业部可再生能源清洁化利用技术重点实验室, 北京 100083,中国农业大学工学院农业部可再生能源清洁化利用技术重点实验室, 北京 100083

关键词：厌氧发酵,牛粪,纳米铁氧化物,挥发性脂肪酸,宏基因组学,

基金：中国博士后面上项目（2022M713393）；博士后国际交流引进项目（YJ20210197）

为探究金属添加剂对牛粪厌氧发酵产甲烷过程的影响，提升牛粪厌氧发酵效率，本研究以纳米铁氧化物（Iron oxide nanoparticle，INP）为典型金属添加剂，比较了添加INP的反应器和从未添加INP的对照反应器中日产甲烷量、总挥发性酸、纤维素和半纤维素等的变化，并进一步探究INP添加对微生物群落和关键酶活性的影响。结果显示，INP添加促进纤维素水解并有利于挥发性脂肪酸的降解，从而促进产甲烷过程。连续反应器每日添加625 mg∙L-1 INP时日甲烷产量达到173.4 mL∙g-1∙d-1，比对照组提高了38.3%；即使反应器停止添加INP，与对照组相比日产甲烷量依然显著提高（P＜0.05）。16S rRNA分析表明，INP添加富集了乙酸氧化菌Mesotoga和嗜氢产甲烷菌Methanoculleus这一对协同互营菌。宏基因组分析表明，INP添加显著促进嗜乙酸产甲烷途径和嗜氢产甲烷途径相关酶的活性，尤其提高了甲烷合成关键酶-甲基辅酶M还原酶（EC 2.8.4.1）的活性（P<0.05），这是产甲烷效能提升的主要原因。综上，INP添加剂的施用有利于牛粪厌氧发酵产甲烷，从而提升畜禽粪污能源化利用效率。

来源：2024年第5期

《农业环境科学学报》期刊编辑部

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