第九届青年地学论坛

农林废弃物等低劣生物质通过厌氧消化产甲烷实现资源化利用存在着产气效率低、功能菌群不适配等问题。电发酵技术可以加速菌群的种间电子传递，提高底物的降解和利用效率；同时外源投加化学信号分子高丝氨酸内酯可以调控群体感应，促进不同功能菌群的互利共生。因此，本研究尝试将两种方法进行耦合用以强化以玉米秸秆和牛粪为底物的厌氧消化产甲烷过程。结果表明，信号分子投加可以促进甲烷合成，累积甲烷和沼气产量分别为对照组的1.24和1.29倍，而与电化学耦合调控其产量可达到对照组的1.68和1.59倍。信号分子耦合电化学调控能促进系统中有机物降解释放与利用，且均于投加5天后达到峰值，同时促进了消化液中胞外聚合物的分泌，其中蛋白含量显著高于多糖。电化学表征进一步证实耦合调控系统中优异的电催化活性可促进厌氧消化产甲烷过程。消化液中微生物多样性和宏基因组测序分析揭示了共生群落及其主要代谢途径，耦合调控可以有效提高广古菌门的相对丰度，与对照组相比提高了121.36%；属水平分析发现耦合调控降低了嗜酸产甲烷菌丰度，提高了嗜氢嗜甲基产甲烷菌丰度，DMER64和Methanobacterium分别作为主要的H2载体和优势产甲烷菌，增强了种间H2转移和嗜氢型产甲烷途径。微生物共生网络分析发现以乙酸为底物的Methanosaeta等菌种的互作相关性降低，而Methanobacterium等嗜氢型产甲烷菌的互作相关性增强。

群体感应,生物电化学系统；,厌氧发酵