畜禽养殖粪污管理是减少温室气体排放的重要途径。干式厌氧发酵（SS-AD）因具有投资少、能耗低、消化残渣更易处理利用等优点而备受关注。然而，水解酸化易造成挥发性脂肪酸（VFA）的过度积累，对SS-AD系统产生抑制作用。前期研究表明，分层接种能够缓解VFA抑制，显著提升SS-AD产气性能，然而其内在原因尚不清楚。

图1. 分层接种示意图

针对该问题，研究团队采用多种生物信息学工具，解析了不同时间和空间上理化因子和微生物群落的动态变化，分析了分层接种在提升SS-AcoD产甲烷性能与缓解VFA积累的内在微生态机制。研究表明，分层接种可有效避免VFA积累及抑制、提高底物转化率。接种物层的Bacteroidetes、Anaerolineales、Methanosphaerula和Methanothrix有效作用于底物层，加速了底物的水解、酸化和产甲烷作用。层间深度对微生物组成影响不大，发酵的中间阶段（33-45天）是微生物的关键演替期。酶基因丰度变化表明，分层接种使SSAD的水解、酸化和产甲烷阶段在前13天内快速协同启动，并强化了乙酸营养型产甲烷途径。本研究进一步解释了分层接种提升SSAD性能的原因。

图2. 通过网络分析评估所有底物层样品中平均相对丰度>0.1%的产甲烷菌和细菌之间的关联：S1、S2、S3和S4分别代表第13、33、45和78天底物层中微生物群落之间的互作作用。

该成果以题为“Effectiveness of layered inoculation in solid-state anaerobic co-digestion of pig manure and corn straw: Focus on macro-, micro-, and genetic-levels”发表于《Bioresource Technology》。农业农村部环境保护科研监测所硕士研究生王思淇为论文第一作者，杜连柱研究员为论文通讯作者。本研究得到了国家重点研发计划（2017YFD0800800）、中国农业科学院协同创新任务（CAAS-XTCX2016015）和中央公益事业研究所基本科研业务（2021-jbkyywf-dlz）的支持。

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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960852422005910?via%3Dihub