科学研究

我院谭倩教授课题组研究成果“Effect of hydrothermal-acid pretreatment on methane yield and microbial community in anaerobic digestion of rice straw”在中科院1区TOP期刊Bioresource Technology上发表。谭倩教授为论文通讯作者，硕士研究生罗威与田海林教授为论文共同第一作者。

研究成果简介：

水稻秸秆是我国主要农业废弃物之一，有机物含量高，具有较好的产甲烷潜力。然而，稻秸中木质纤维素结构顽固，在厌氧消化产甲烷过程中存在水解速度慢、产气速率低等问题，迫切需要探究更高效的稻秸预处理方法以提高其能源化回收效率。本研究探究了有机酸联合水热预处理稻秸的最适工况条件及其提高甲烷化效率的作用机制。结果表明有机酸联合水热预处理促进了稻秸溶解性有机物的溶出；通过拟正交实验探明了秸秆最优预处理条件（3%乙酸在120 °C下预处理24小时），在该条件下稻秸还原糖析出浓度高达12.47±0.71g/L；相比于未预处理稻秸，预处理降低了半纤维素含量25.1%、提高了累计产甲烷量79%。进一步基于高通量测序的微生物群落分析表明，预处理提高了木质纤维素降解菌的相对丰度，如W5053、Thermanaerovibrio、Caldicoprobacter，以及互营乙酸氧化菌Syntrophaceticus的丰度；同时促进了Methanobacterium主导的氢营养型途径产甲烷，刺激了氢营养型产甲烷途径中关键酶的表达，包括一氧化碳脱氢酶（EC 1.2.7.4）和辅酶F420氢化酶（EC 1.12.98.1）。研究结果为提高稻秸甲烷化能源回收利用提供了技术支撑，为农业废弃物处理碳减排提供了理论依据。

该研究得到国家杰出青年科学基金（52125902）、国家自然科学基金基础科学中心项目（52388101）和广东省基础与应用基础研究基金（2023A1515012766）的支持。