益生菌对反刍动物生产及降低甲烷排放的研究进展

随着畜牧业的发展,饲料资源短缺、环境污染等问题日益突出,因此提高饲料资源的消化率成为加快畜牧业发展的关键性问题。研究表明,益生菌具有调节胃肠道微生物群落及其活动的能力,提高反刍动物的代谢水平和营养物质的利用率。益生菌在增强机体的免疫功能和抗病能力以及减少养殖过程中甲烷排放等方面发挥重要作用。本文综述了反刍动物饲粮中添加益生菌对瘤胃微生物及生产性能的积极影响,以期为益生菌在反刍动物健康养殖中应用提供理论依据。     

饲粮中性洗涤纤维/淀粉比值对荷斯坦公牛瘤胃古菌和甲烷排放量的影响

本试验旨在通过Illumina HiSeq测序技术和实时定量PCR研究饲粮中性洗涤纤维(NDF)/淀粉比值对荷斯坦公牛瘤胃古菌和甲烷排放量的影响.选取36头体重[(282±37)kg]相近、健康的荷斯坦奶公牛,随机分为3组,每组12头.各组分别饲喂NDF/淀粉比值为1.13(Ⅰ组)、1.38(Ⅱ组)、1.63(Ⅲ组)的...     

餐厨垃圾两段式厌氧消化的性质研究

为实现餐厨垃圾资源化利用,采用水解酸化-厌氧消化两段式发酵,将餐厨垃圾水解酸化5d后,利用活性污泥对酸化液进行16 d的厌氧消化,考察以餐厨垃圾为原料的生物甲烷的生产效率.结果表明,经水解酸化后,产酸现象明显,pH下降至4.69,乙酸浓度达3.11 mg/mL,酸化液的sCOD浓度达174.34 g/L.厌氧消化段产气...     

反刍动物甲烷排量监测技术应用研究进展

反刍动物通过向大气释放甲烷气体导致全球变暖,甲烷作为全球第二大温室气体,其排放带来的温室效应相当于CO2的25倍。国内外反刍动物甲烷排放核算方法和监测技术正向着全面化、智能化和管控精准化的方向发展。为了监测反刍动物甲烷排放量,为畜禽养殖业甲烷减排核算提供参考,寻找合适的反刍动物甲烷排放核算及监测方法成为当前相关学者研究的热点。本文主要对反刍动物温室气体甲烷排放来源、核算方法、监测技术的应用现状等内容进行阐述。参考国内外相关畜禽养殖业甲烷排放等相关文献,比较了OECD（经济合作与发展组织）法、IPCC（联合国政府间气候变化专门委员会）系数法、省级温室气体清单编制指南和生命周期评价法(LCA)的优缺点。重点对比分析了呼吸面罩和头箱监测法、红外光谱技术监测法、呼吸代谢室监测法等7种方法的反刍动物甲烷排放监测技术应用研究进展,以期为推动国内反刍动物温室气体甲烷监测技术发展和减排工作提供参考与借鉴。     

不同有机肥对稻田温室气体排放及产量的影响

为研究有机肥施入稻田对温室气体排放的影响,设置猪粪、鸡粪和稻草分别与化肥混施处理,利用静态箱法-气相色谱仪监测稻田甲烷(CH_4)和氧化亚氮(N_2O)排放通量并进行分析。研究结果表明,化肥处理(CF)CH_4季节排放为202.1、279.9和332.5 kg/hm~2,与猪粪(PM)无显性差异,明显低于鸡粪(CM)和稻草(RS)处理;CF处理N_2O排放总量最高,与有机肥处理无显著性差异;CH_4季节排放通量与土壤Eh值呈极显著负相关关系,与土壤温度呈极显著正相关关系;肥料中不同活性有机碳质量分数为18.4~114.5 g/kg,肥料中被167 mmol/L高锰酸钾氧化的有机碳(ROC167)与稻田CH_4排放总量呈显著正相关关系(相关系数为0.872,P0.05);施有机肥第三年水稻平均产量比CF处理增加14.3%(P0.05);不同有机肥中,以PM处理的增温潜势和温室气体排放强度最小,与不施肥和CF处理无显著性差异,猪粪的ROC167含量低,能较好的协调环境与产量之间关系,是值得推荐的有机肥种类。     

哈茨木霉和黑曲霉粗酶液预处理改善秸秆产甲烷性能

为提高玉米秸秆甲烷产率,该文研究了酶对玉米秸秆预处理后厌氧发酵的指标性质和对微生物的冲击。研究发现,哈茨木霉粗酶液(酶T)和黑曲霉粗酶液(酶A)预处理后,发酵体系中初始挥发性脂肪酸(volatile fatty acid,VFA)显著增加,主要体现在乙酸的积累。发酵1 d后,酶T处理组和酶A处理组的碱度/VFA比值及可溶性化学需氧量/VFA(s COD/VFA)比值较CK组显著增加,该变化主要体现在VFA的大量减少。发酵20 d,酶T处理组和酶A处理组的累积产甲烷量分别比CK组提高了7.79%和10.06%。厌氧发酵24 h,酶T处理组中9个属的细菌丰度显著高于CK组,其中Clostridium,vadin BC27,Ruminofilibacter与纤维素的降解有关。发酵系统中古菌主要为Methanosaeta,Bathyarchaeota,Methanosarcina,Methanobacterium等。预处理影响了发酵系统中微生物的菌群结构,对改善发酵条件具有重要的调节作用。该研究为木质纤维素的沼气转化提供参考。     

梯度提高进料浓度对鸡粪连续中温发酵产甲烷的影响

通过长期中温甲烷发酵试验,考察了不同进料总固体质量分数(total solid,TS)(5%、7.5%、10%和15%)和有机负荷(organic loading rate,OLR)(2.5、3.75、5和7.5 g/(L·d))下鸡粪中温甲烷发酵效果,采用批次试验测定了各阶段污泥利用乙酸的产甲烷活性。330 d的连续试验显示,TS由5%增至15%,出料氨氮质量浓度由(2 110±370)mg/L增至(6 890±220)mg/L,挥发性脂肪酸由(360±100)mg/L增至(8 800±500)mg/L,TS产甲烷率由(253±9)m L/g降至(173±22)m L/g。长期采用TS10%和15%的进料,氨氮质量浓度分别达到(6 510±300)和(6 890±220)mg/L,TS产甲烷率分别为(203±13)和(173±22)m L/g,比TS5%的降低了20%和32%。批次试验结果表明,氨氮累积导致微生物利用乙酸产甲烷的能力降低,当氨氮质量浓度达到6 500和7 000 mg/L时,乙酸产甲烷活性分别降低59%和98%。鸡粪中温甲烷发酵能够在进料TS为5%和7.5%下稳定运行;进料TS达到10%,甲烷发酵水解、酸化和产甲烷将受到抑制,造成有机物转化率的降低。该研究建议鸡粪中温甲烷发酵的TS不超过10%。     

海带渣与养殖固体废弃物混合发酵产沼气试验

废弃物的高效和资源化利用是现代渔业发展面临的重要课题。该文以海带渣和养殖固废为原料开展了两相发酵产沼气效果试验研究,探讨了中温条件下(35±1℃)料液TS浓度和接种率对混合水解酸化特性以及厌氧发酵产沼气效果的影响。结果表明,海带渣与养殖固废混合水解酸化过程启动很快,第2天乙酸浓度即达到峰值,5 d后丙酸和丁酸浓度增幅较快,水解酸化过程中甲酸产量相对较低。不同TS浓度(6%、8%和10%)和不同接种率(10%、20%和30%)的料液水解3 d,乙酸的酸化度分别为42.6%、50.0%、49.8%和50.7%、44.3%、40.3%;主要有机酸(乙酸+丁酸+甲酸)的酸化度分别达到61.7%、68.7%、62.2%和69.4%、57.5%、58.0%。料液TS浓度为8%~10%、接种率为10%~20%和p H值为6.0~7.0时,海带渣与养殖固废在中温条件下混合水解2~3 d,即可获得后期发酵产沼气所需的酸化料液。此外,发酵产沼气结果表明,每天按与产沼气接种污泥质量比为1:7~1:9的比例添加酸化料液,在p H值为7.0~8.0和35±1℃的条件下厌氧发酵产沼气,产气系统启动很快,而且8~13 d即进入稳定产气阶段,产气率保持在489.4~581.5 m L/g VS,所产沼气中的甲烷体积分数达到82.7%~84.9%,而且料液不会出现酸化现象。海带渣与养殖固废混合水解酸化、批量填料发酵产沼气工艺明显提高了产气效率和系统稳定性。     

pH调控对瘤胃液接种稻秸厌氧消化中水解菌及产甲烷菌的影响

为了研究pH值调控对瘤胃液接种厌氧消化体系的影响,在半连续条件下考察了稻秆水解和产甲烷特性,并分别利用相对定量PCR(Q-PCR)和Mi Seq高通量测序技术分析了微生物菌群的变化。结果表明:有机负荷为1.5、3.5 g·L-1·d-1和7 g·L-1·d-1时,调控体系中甲烷产率分别比对照提高了1.98、1.99倍和1.53倍;沼气中的甲烷含量明显提高(P0.05),在24%~32%之间变动。pH调控使乙酸和丙酸之间比例逐渐增大,体系中pH值维持在6.24~7.77之间,适宜稻秸产甲烷代谢;滤纸酶和羧甲基纤维素酶活性呈增加趋势。厌氧消化后GH 5水解菌群结构变化明显,梭状芽孢杆菌属(Clostridium)占主导地位,瘤胃球菌属(Ruminococcus)相对丰度提高了12.47倍;来源于瘤胃的纤维杆菌属(Fibrobacter)从体系中消逝。甲烷短杆菌属(Methanobrevibacter)相对丰度提高到3.73%,同时甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)相对丰度增加。研究表明,pH调控体系通过强化水解和产甲烷菌活性提高了稻秸厌氧消化的效率。     

水合氧化铁提前施用对持续淹水条件下水稻甲烷的减排效应

水合氧化铁是一种弱晶质三价铁氧化物,可用来减少稻田甲烷（CH4）的排放。采用水稻盆栽试验,研究水合氧化铁的提前施用对持续淹水条件下水稻CH4排放的影响。结果表明:水合氧化铁在水稻移栽前47 d施用,加Fe处理的全生育期CH4总排放通量比对照减少17.52%,其CH4减排效应仅出现于水稻生长后期。在移栽后第70天,加Fe处理的根孔隙度、根表铁膜含量和单株根表铁膜数量均显著高于对照,而稻根产CH4速率则显著低于对照。因此,提前施用水合氧化铁能够通过促进植株介导的根表铁膜的形成抑制稻根的产CH4潜力,进而实现持续淹水条件下水稻CH4的减排。