為明確秸稈污泥厭氧消化體系中微生物群落的結(jié)構(gòu)特征,采用Ⅰllumina HiSeq高通量測序技術,研究在高低兩種基質(zhì)負荷條件下微生物群落結(jié)構(gòu)的變化和多樣性,并監(jiān)測其產(chǎn)氣性能.結(jié)果表明:高負荷基質(zhì)條件下（TS 20 g/（L·d））,平均日產(chǎn)氣量為4.1 L;低負荷基質(zhì)條件下（TS 12 g/（L·d））,平均日產(chǎn)氣量為2.1 L.高負荷基質(zhì)條件下細菌的相對豐度為91.57%,產(chǎn)甲烷古菌的相對豐度為8.43%;低負荷基質(zhì)條件下細菌的相對豐度為94.35%,產(chǎn)甲烷古菌的相對豐度為5.65%,高負荷基質(zhì)條件下產(chǎn)甲烷古菌的豐度比在低負荷基質(zhì)條件下相對增加了49.2%,表明產(chǎn)甲烷古菌的相對豐度和產(chǎn)氣量有一定的正相關性.高負荷基質(zhì)條件下的前3種優(yōu)勢菌群分別為:相對豐度為51.06%的擬桿菌門（Bacteroidetes）、11.65%的厚壁菌門（Firmicutes）、8.25%的廣古菌門（Euryarchaeota）.低負荷條件下的前3種優(yōu)勢菌群分別為:相對豐度為50.78%的擬桿菌門（Bacteroidetes）,7.67%的Cloacimonetes、6.46%的互養(yǎng)菌門（Synergist... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學學報. 2020,52(11)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

C組和G組在不同階段的門水平上的微生物群落分布

由圖2可知,擬桿菌綱(Bacteroidia)在高、低兩種負荷條件下的相對豐度都較高,分別為50.25%,45.69%.甲烷微菌綱(Methanomicrobia)在低負荷基質(zhì)條件下的相對豐度變化不大,均在8%左右,而在高負荷基質(zhì)條件下的相對豐度波動較大,最低為G2的1.2%,最高則為G4的21%.有可能是由于高負荷的基質(zhì)擾動了甲烷微菌綱正常的生長代謝,造成了一定的波動.其余菌群在兩種條件下相對豐度總體變化不大.圖3為屬分類水平上細菌群落結(jié)構(gòu)狀況,相較于門和綱分類水平看,各菌群在兩種條件下的相對豐度都有不同的表現(xiàn),各菌群的相對豐度都處在一個動態(tài)的變化之中.在高負荷基質(zhì)條件下,Candidatus Cloacamonas、Thermovirga、Methanothrix這3種屬細菌的相對豐度占據(jù)了比較大的優(yōu)勢.戚緒亮[23]的研究表明,在利用EGSB反應器進行皮革廢水甲烷化的過程中,Candidatus Cloacamonas具有厭氧產(chǎn)氫的功能且含量最高.Thermovirga 是屬于梭菌綱(Clostridia)互營單胞菌科下的一種菌.Methanothrix的波動較大,為乙酸型產(chǎn)甲烷古菌.在低負荷基質(zhì)條件下,當Candidatus Cloacamonas的相對豐度較高時,Methanothrix的相對豐度則較低(C1、C2樣),而當Methanothrix的相對豐度較高時,Candidatus Cloacamonas的相對豐度則有所降低,兩者相對豐度變化的可能原因是對有關底物存在著一定的競爭關系.在低負荷基質(zhì)條件下,Gp18的相對豐度較高負荷條件下略高.其余菌群的相對豐度都較低,在測序結(jié)果中,還包含著大量的其他種類的細菌,雖不屬于優(yōu)勢菌種,但也是秸稈污泥厭氧發(fā)酵微生物群落的重要組成部分.

圖3為屬分類水平上細菌群落結(jié)構(gòu)狀況,相較于門和綱分類水平看,各菌群在兩種條件下的相對豐度都有不同的表現(xiàn),各菌群的相對豐度都處在一個動態(tài)的變化之中.在高負荷基質(zhì)條件下,Candidatus Cloacamonas、Thermovirga、Methanothrix這3種屬細菌的相對豐度占據(jù)了比較大的優(yōu)勢.戚緒亮[23]的研究表明,在利用EGSB反應器進行皮革廢水甲烷化的過程中,Candidatus Cloacamonas具有厭氧產(chǎn)氫的功能且含量最高.Thermovirga 是屬于梭菌綱(Clostridia)互營單胞菌科下的一種菌.Methanothrix的波動較大,為乙酸型產(chǎn)甲烷古菌.在低負荷基質(zhì)條件下,當Candidatus Cloacamonas的相對豐度較高時,Methanothrix的相對豐度則較低(C1、C2樣),而當Methanothrix的相對豐度較高時,Candidatus Cloacamonas的相對豐度則有所降低,兩者相對豐度變化的可能原因是對有關底物存在著一定的競爭關系.在低負荷基質(zhì)條件下,Gp18的相對豐度較高負荷條件下略高.其余菌群的相對豐度都較低,在測序結(jié)果中,還包含著大量的其他種類的細菌,雖不屬于優(yōu)勢菌種,但也是秸稈污泥厭氧發(fā)酵微生物群落的重要組成部分.在高低兩種負荷基質(zhì)條件下,產(chǎn)甲烷古菌的相對豐度發(fā)生了明顯變化,在高負荷條件下比低負荷條件高約2.78%.在低負荷基質(zhì)條件下,由于每日輸入反應器的秸稈污泥量較少,整個微生物群落處于饑餓狀態(tài),且由于產(chǎn)甲烷古菌的相對豐度較不產(chǎn)甲烷菌處于劣勢,其對物質(zhì)、能量的競爭攝取能力也不如不產(chǎn)甲烷菌強勢,所以,在低負荷條件下,產(chǎn)甲烷古菌的相對豐度較高負荷條件較低.在高負荷條件下,甲烷產(chǎn)量比低負荷條件下高出近1倍,說明產(chǎn)甲烷古菌相對豐度的變化會導致產(chǎn)甲烷量的變化.這種變化是一種直接的影響,因為產(chǎn)甲烷古菌在整個厭氧消化體系中扮演著消費者的角色,其要利用不產(chǎn)甲烷菌在水解酸化階段產(chǎn)生的各種代謝中間產(chǎn)物來代謝生產(chǎn)甲烷,產(chǎn)甲烷古菌在整個微生物群落中相對豐度的增加,說明了產(chǎn)甲烷古菌的代謝活動更為旺盛,所以,在高負荷條件下的甲烷產(chǎn)量更高.進一步說明了產(chǎn)甲烷古菌的相對豐度和產(chǎn)氣量存在著一定的正相關關系.

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：3470805