• 关键词：碳氮比  纤维素降解复合菌系  稻草  猪粪  厌氧消化

• 基金项目：江西省科技支撑计划项目（No.20151BBF60029）；国家自然科学基金（No.31260024）；江西省杰出青年人才资助计划（No.20171BCB23044）；公益性行业（农业）科研专项（No.201203072）；大学生创新训练计划（No.201610410016）

• 沈飞
• 江西农业大学生物科学与工程学院, 江西省农业微生物资源开发与利用工程实验室, 南昌 330045

• 李汉广
• 江西农业大学生物科学与工程学院, 江西省农业微生物资源开发与利用工程实验室, 南昌 330045

• 钟斌
• 江西农业大学生物科学与工程学院, 江西省农业微生物资源开发与利用工程实验室, 南昌 330045

• 史晶亮
• 江西农业大学生物科学与工程学院, 江西省农业微生物资源开发与利用工程实验室, 南昌 330045

• 吴晓玉
• 江西农业大学生物科学与工程学院, 江西省农业微生物资源开发与利用工程实验室, 南昌 330045

• 张庆华
• 江西农业大学生物科学与工程学院, 江西省农业微生物资源开发与利用工程实验室, 南昌 330045

• 摘要：以农业废弃物稻草和猪粪为发酵原料，首次采用纤维素降解复合菌系对稻草和猪粪混合物进行生物处理，通过考察不同碳氮比（25：1、30：1、35：1和40：1）条件下稻草和猪粪混合物生物预处理的发酵特征及后续的产甲烷能力，探讨了碳氮比对稻草和猪粪的协同生物预处理及厌氧消化效果的影响.结果表明，控制碳氮比为30：1、料水比为11%时，稻草和猪粪混合物经纤维素降解复合菌系于55 ℃预处理30 h后其厌氧消化效果最佳.在此条件下，稻草和猪粪降解液中滤纸酶活和羧甲基纤维素酶酶活分别达到了2.18和2.31 IU，其失重率高达41.69%；随后经厌氧发酵后其甲烷产率和产甲烷速率分别可达318.14 mL·g^-1（以VS计）和10.61 mL·d^-1·g^-1（以VS计），且总量为9.9 g的稻草和猪粪混合物的总甲烷产量可达1948 mL，上述结果相对于未经生物预处理的对照组均提高了38%.本研究结果可进一步为其它种类的农作物秸秆和畜禽粪便的高效资源化利用提供理论支撑，展现出了巨大的应用潜力.

• Abstract：Agricultural wastes, rice straw and pig manure mixture, were used as fermentation feedstock and were pretreated with a cellulose-degrading microbial consortium for the first time in the present study. The biological pre-treatment and anaerobic digestion performance, and the subsequent methanogenic activity of rice straw and pig manure under four carbon to nitrogen ratios (25:1, 30:1, 35:1, 40:1) were investigated. The results indicated the optimal anaerobic digestion performance of agriculture wastes could be achieved under the conditions of carbon to nitrogen ratio at 30:1 and material to water ratio at 1:9, after biopretreatment with a cellulolytic microbial consortium at 55 ℃ for 30 h. Under the above conditions, the filter paper enzyme and carboxymethyl cellulose enzyme activity of the rice straw and pig manure degradation liquid could reach 2.18 and 2.31 IU respectively, where the weight loss could reach 41.69%. The subsequent methane production yield and rate could reach 318.14 mL·g^-1 and 10.61 mL·d^-1·g^-1 respectively. Meanwhile, the total methane yield originated from 9.9 g of the agricultural wastes could reach 1948 mL, 38% of higher than those of the control group without biological pretreatment. This study can provide theoretical basis to the efficient utilization of other crop stalks and livestock manures, with great application potential.

• Key words：carbon to nitrogen ratio  cellulolytic microbial consortium  rice straw  pig manure  anaerobic digestion

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