农业农村部环境保护科研监测所养殖业污染防治创新团队在分层接种提升猪粪-秸秆混合干式厌氧发酵的效能与机制研究方面取得进展

畜禽养殖粪污管理是减少温室气体排放的重要途径。干式厌氧发酵（SS-AD）因具有投资少、能耗低、消化残渣更易处理利用等优点而备受关注。然而，水解酸化易造成挥发性脂肪酸（VFA）的过度积累，对SS-AD系统产生抑制作用。前期研究表明，分层接种能够缓解VFA抑制，显著提升SS-AD产气性能，然而其内在原因尚不清楚。

图1. 分层接种示意图

针对该问题，研究团队采用多种生物信息学工具，解析了不同时间和空间上理化因子和微生物群落的动态变化，分析了分层接种在提升SS-AcoD产甲烷性能与缓解VFA积累的内在微生态机制。研究表明，分层接种可有效避免VFA积累及抑制、提高底物转化率。接种物层的Bacteroidetes、Anaerolineales、Methanosphaerula和Methanothrix有效作用于底物层，加速了底物的水解、酸化和产甲烷作用。层间深度对微生物组成影响不大，发酵的中间阶段（33-45天）是微生物的关键演替期。酶基因丰度变化表明，分层接种使SSAD的水解、酸化和产甲烷阶段在前13天内快速协同启动，并强化了乙酸营养型产甲烷途径。本研究进一步解释了分层接种提升SSAD性能的原因。

图2. 通过网络分析评估所有底物层样品中平均相对丰度>0.1%的产甲烷菌和细菌之间的关联：S1、S2、S3和S4分别代表第13、33、45和78天底物层中微生物群落之间的互作作用。

该成果以题为“Effectiveness of layered inoculation in solid-state anaerobic co-digestion of pig manure and corn straw: Focus on macro-, micro-, and genetic-levels”发表于《Bioresource Technology》。农业农村部环境保护科研监测所硕士研究生王思淇为论文第一作者，杜连柱研究员为论文通讯作者。本研究得到了国家重点研发计划（2017YFD0800800）、中国农业科学院协同创新任务（CAAS-XTCX2016015）和中央公益事业研究所基本科研业务（2021-jbkyywf-dlz）的支持。

文章全文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960852422005910?via%3Dihub

转自：“农业农村部环境保护科研监测站”微信公众号

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