碳氮比对模拟水稻秸秆田间厌氧发酵系统甲烷生产和秸秆降解的影响

摘要

利用自制的厌氧发酵装置模拟田间厌氧发酵产生物甲烷的条件,通过添加不同量的尿素,研究C/N对水稻秸秆厌氧发酵产生物甲烷和秸秆降解的影响。设置了C/N为15∶1、20∶1、25∶1、30∶1和对照(53∶1)等五个处理,测定各处理的产气量、甲烷含量和秸秆木质纤维素含量。结果表明C/N对厌氧发酵产气进程有一定影响,峰值出现的时间、峰值的大小在不同处理之间均有差异:以C/N为25∶1的处理峰值出现的最早,较对照早5 d出现;以C/N为20∶1的峰值最高,较对照提高了27. 55%。C/N对厌氧发酵累积产气量和累积甲烷产量有显著影响,以C/N为20∶1的处理累积产气量(4 235. 00 mL)和累积甲烷产量(1526. 34mL)最高,相比对照组的累积产气量和累积甲烷产量分别提高了30. 78%和51. 31%。C/N对水稻秸秆降解也有显著影响。以20∶1和25∶1处理对秸秆降解的效果最好,其中20∶1处理的总降解率、纤维素降解率和半纤维素降解率分别达到了51. 33%、55. 31%和53. 05%,25∶1处理分别为50. 00%、53. 08%和49. 42%。上述结果表明通过添加尿素调节C/N能够提高水稻秸秆厌氧发酵的产生物甲烷效率和促进秸秆降解,以C/N为(20～25)∶1处理的促进效果最好。

关键词

厌氧发酵 / 碳氮比 / 秸秆降解 / 水稻秸秆 / 生物甲烷