顆粒在線訊：我國是世界上最大的農(nóng)業(yè)國家之一，農(nóng)作物秸稈產(chǎn)出量極大。秸稈廢棄物如果不能被合理有效地利用，將帶來許多環(huán)境問題。厭氧消化作為一種秸稈能源化利用的方式，可以有效實(shí)現(xiàn)秸稈減量化，并可產(chǎn)生清潔能源——沼氣，具有良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。然而，秸稈中含有大量不易被微生物降解的結(jié)晶態(tài)木質(zhì)纖維素，導(dǎo)致秸稈厭氧消化系統(tǒng)普遍存在甲烷產(chǎn)率低、產(chǎn)速慢的問題，制約了秸稈厭氧消化工藝發(fā)展和工程應(yīng)用。

　　中國科學(xué)院成都生物研究所碩士研究生解智杰在研究員李東的指導(dǎo)下，構(gòu)建出一套針對秸稈厭氧消化系統(tǒng)的菌-炭生物強(qiáng)化策略。通過對一系列理化指標(biāo)的測定并結(jié)合微生物群落的分析，探究得到一套適用于玉米秸稈厭氧消化過程的菌-炭生物強(qiáng)化方法，并揭示了其內(nèi)在強(qiáng)化機(jī)理。研究表明，單獨(dú)向系統(tǒng)中添加5%富集馴化后的高溫牛胃厭氧纖維素降解菌（RCB）或10g/L活性炭（AC）均可提升系統(tǒng)的甲烷產(chǎn)率及產(chǎn)甲烷速率，而二者同時(shí)添加時(shí)具有良好的協(xié)同增效作用。炭-菌的協(xié)同作用使系統(tǒng)的纖維素降解率、產(chǎn)甲烷速率和甲烷產(chǎn)率分別較對照組提高30.23%、51.17%和20.35%。AC和RCB對秸稈高溫消化系統(tǒng)的強(qiáng)化機(jī)理存在較大差異。其中，AC通過富集纖維素降解菌（特別是Hydrogenispora）和氫型產(chǎn)甲烷菌Methanothermobacter來提高系統(tǒng)甲烷產(chǎn)率；RCB的添加則提高了纖維素降解菌（Halocella和norank_o_M55-D21）和甲烷八疊球菌Methanosarcina的相對豐度，進(jìn)而提升了系統(tǒng)產(chǎn)氣性能。當(dāng)AC和RCB協(xié)同添加時(shí)，系統(tǒng)微生物群落結(jié)構(gòu)兼具二者單獨(dú)添加時(shí)的特征，其強(qiáng)化機(jī)理包括纖維素降解菌的富集，互營乙酸氧化作用的增強(qiáng)，以及更集中的碳代謝流向甲烷。該工作為秸稈厭氧消化過程菌-炭生物強(qiáng)化研究提供了新的技術(shù)方法，并為秸稈的高效資源化利用提供了理論支撐。

　　研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題、四川省科技計(jì)劃項(xiàng)目、中科院“西部之光”人才培養(yǎng)引進(jìn)計(jì)劃、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會等的支持。相關(guān)研究成果發(fā)表在Bioresource Technology上。

秸稈厭氧消化過程菌-炭生物強(qiáng)化研究