甜瓜茎叶不同部位及其与玉米秸秆混合物的厌氧发酵特性

王　蕾，邱　凌，王玉莹，张容婷，潘君廷

(1 西北农林科技大学 a 农学院，b 机械与电子工程学院，陕西 杨凌 712100；2 农业部农村可再生能源开发利用西部实验站，陕西 杨凌 712100)



甜瓜茎叶不同部位及其与玉米秸秆混合物的厌氧发酵特性

王蕾1a,2，邱凌1b,2，王玉莹1a,2，张容婷1b,2，潘君廷1b,2

(1 西北农林科技大学 a 农学院，b 机械与电子工程学院，陕西 杨凌 712100；2 农业部农村可再生能源开发利用西部实验站，陕西 杨凌 712100)

【目的】 研究甜瓜茎叶厌氧发酵的产气特性和潜力。【方法】 在温度(35±1) ℃、总固体含量为80 g/kg、菌种比例30%条件下，分别以甜瓜茎、甜瓜叶和甜瓜整株茎叶及其与玉米秸秆的混合物为原料，进行批量厌氧消化试验，测定厌氧发酵过程中日产气量、累积产气量、甲烷体积分数以及TS产气率和VS产气率。【结果】 甜瓜茎的TS产气率和累积产气量均最高，分别为297.6 mL/g和10 618.5 mL，甜瓜叶的TS产气率和累积产气量均最低，分别为235.8 mL/g和8 427.5 mL，甜瓜整株茎叶的TS产气率和累积产气量居中，分别为256.9 mL/g和 9 173 mL。添加玉米秸秆使甜瓜叶和甜瓜整株茎叶的累积产气量分别增加了22.9%和13.9%，甜瓜茎的累积产气量减少了15%；使甜瓜茎、甜瓜叶、甜瓜整株茎叶的发酵时间分别延长了7，11，10 d。【结论】 甜瓜茎叶不同部位均具有良好的产气潜力，添加玉米秸秆提高了甜瓜叶和整株的TS产气率，降低了甜瓜茎的TS产气率。

甜瓜茎叶；玉米秸秆；厌氧发酵；沼气

根据联合国粮农组织(FAO)2011年度的统计，甜瓜的世界播种面积约为1 144万hm2，中国占 36.96%[1]。甜瓜产业作为一项促进农村经济发展的支柱性产业，已经成为我国增加农民收入、优化农业种植结构的有效途径之一[2]。与此同时，甜瓜茎叶作为农业废弃物被弃之田间地头，或就地焚烧，对农业环境造成一定的污染。利用厌氧发酵技术处理这种废弃物[3]，是实现甜瓜茎叶“变废为宝”的一条有效途径。

发酵原料的生物学结构及营养组成不同使得发酵原料不同部位具有不同的发酵特性。甜瓜茎叶作为发酵原料具有一定的产气潜力[4]。罗艳等[5]在研究互花米草不同部位厌氧发酵特性时发现，互花米草的产气率大小为叶>整株>茎；叶小梅[6]研究水葫芦不同器官的厌氧发酵特性时发现，叶片的产甲烷潜力最高，其次为茎，根最低；柳新伟[7]研究发现，芦苇叶片的分解速度较快，茎秆较慢，叶鞘居中。将2种或2种以上的有机物混合发酵产沼气，可以提高反应系统中营养元素的平衡，增强微生物的协同效应，提高原料的产气量，这是近年来的研究热点之一。罗涛等[8]研究发现，适量添加聚合草对猪粪厌氧发酵有促进作用；李文静等[9]在研究鸡粪与水稻秸秆混合厌氧发酵时发现，两者质量比为1.86∶1时可获得最大累积产气量；李继红等[10]研究玉米秸秆与土豆混合发酵时发现，将易生物降解的原料作为秸秆混合厌氧发酵底物可以提高秸秆转化效率。作为厌氧发酵原料，玉米秸秆碳氮比高，较难分解转化；而甜瓜茎叶碳氮比低，容易分解，从营养调控角度出发，将两者混合发酵可能会调节微生物营养结构，但这方面研究国内外鲜有相关报道。

因此，本试验以自然风干甜瓜茎叶为发酵原料，系统地研究了甜瓜茎、叶及茎叶整体的发酵潜力，并进一步研究了不同部位甜瓜茎叶与玉米秸秆混合后的厌氧发酵规律，以期为甜瓜茎叶厌氧发酵产沼气提供参考。

1　材料与方法

1.1试验材料

甜瓜茎叶取自陕西省杨凌现代农业示范园区设施农业基地，取回后茎、叶分离，经自然风干后用粉碎机分别粉碎备用。玉米秸秆取自杨凌沼气示范村崔西沟，风干后粉碎备用。

沼气发酵菌种为农业部农村可再生能源开发利用西部实验站沼气发酵实验室厌氧发酵底物，加鲜猪粪驯化10 d后获得。试验原料及菌种理化特性见表1。

表 1　试验原料及菌种理化特性Table 1　Physical and chemical characteristics of raw materials and inoculation

1.2实验装置

厌氧发酵实验装置由农业部农村可再生能源开发利用西部实验站沼气发酵实验室研发，主要由发酵瓶(1 000 mL三角瓶)、集气瓶(1 000 mL三角瓶)、集气壶(2.5 L塑料壶)、恒温水浴摇床等部分构成。

1.3试验设计

试验采用批量厌氧发酵方式，在(35±1) ℃下进行。根据发酵原料的不同，试验设置A、B、C、H1、H2、H3和CK 7组，分别代表甜瓜茎、甜瓜叶、甜瓜整株茎叶、甜瓜茎+玉米秸秆、甜瓜叶+玉米秸秆、甜瓜整株茎叶+玉米秸秆和对照组，具体试验方案见表2。添加玉米秸秆使得H1、H2、H3组的 C/N为19∶1。每组原料总固体含量为80 g/kg，菌种比例30%(沼气菌种质量占总发酵液的质量分数)，每组处理重复2次，发酵过程中每隔1 d手动搅拌1次。

表 2　甜瓜茎叶不同部位及其与玉米秸秆混合厌氧发酵试验方案Table 2　Experimental plan for different parts of muskmelon and mixtures with corn straw　 g

1.4测定指标与方法

1)总固体(Total solid，TS)含量。TS含量采用烘干法[11](电热恒温鼓风干燥箱，DGG-9140A型，上海森信实验仪器有限公司)测定。

2)挥发性固体(Volatile solid，VS)含量。VS含量采用600 ℃煅烧法(箱式电阻炉，SX2-4-10，济南精密科学仪器仪表有限公司)测定。

3)日产气量。采用排水集气法，每日固定时间用量筒测量集气壶排出的水的体积，即为日产气量。

4)甲烷体积分数。通过Gasboard-3200L沼气分析仪(武汉四方光电科技有限公司)检测甲烷体积分数。

5)TS产气率和VS产气率。TS产气率和VS产气率分别指单位原料干物质产气率和单位原料挥发性物质产气率[12]，计算公式如下：

(1)

(2)

6)新鲜原料产气率。新鲜原料产气率指单位质量原料的产气量。

(3)

2　结果与分析

2.1甜瓜茎叶不同部位及其与玉米秸秆混合厌氧发酵日产气量的变化

2.1.1甜瓜茎、叶厌氧发酵日产气量甜瓜茎叶不同部位厌氧发酵日产气量变化如图1所示。由图1可以看出，甜瓜茎叶不同部位厌氧发酵日产气量变化曲线相似，均为先下降后上升再缓慢下降直至发酵结束。发酵启动后第1 天，甜瓜茎厌氧发酵日产气量出现第一个高峰，峰值为1 157 mL；接着日产气量下降，进入产气停滞期，直到第17天产气量才开始上升；第28、44天日产气量分别出现第二、第三个高峰，峰值分别为702，275 mL。甜瓜叶厌氧发酵日产气量于启动后第2天出现第一个高峰，峰值为456.5 mL，第二个高峰出现在第15天，峰值为 572.5 mL，较甜瓜茎提前13 d。甜瓜整株茎叶厌氧发酵日产气量第一个高峰出现在启动后第1天，峰值为585 mL，第15天出现第二个高峰，峰值为 664.5 mL。

图 1甜瓜茎叶不同部位厌氧发酵日产气量的变化

Fig.1Variation of daily gas production of different parts of muskmelon during anaerobic fermentation

2.1.2甜瓜茎叶与玉米秸秆混合厌氧发酵日产气量甜瓜茎叶不同部位与玉米秸秆混合厌氧发酵日产气量变化如图2所示。由图2可以看出，3组原料均出现3个产气高峰。 H1组日产气量第一个高峰出现在第1 天，峰值为410 mL，第二、三个高峰分别出现在第36，48天，峰值分别为750，360 mL，较甜瓜茎单独发酵处理第二、三个产气峰值出现时间晚了8 d和4 d。H2组日产气量第2天出现第一个高峰，峰值为507.5 mL，第二、三个高峰分别出现在第19，30天，峰值分别为594，476.5 mL，较甜瓜叶处理的第二个高峰出现时间晚了4 d。H3组日产气量第一个高峰出现在第2天，峰值为915 mL，第22，35天分别出现第二、三个高峰，峰值分别为 697.5，411.5 mL，较甜瓜整株茎叶处理的第二个高峰出现时间晚了7 d。

图 2　甜瓜茎叶与玉米秸秆混合厌氧发酵日产气量的变化

2.2甜瓜茎叶不同部位及其与玉米秸秆混合厌氧发酵累积产气量的变化

2.2.1甜瓜茎叶不同部位厌氧发酵累积产气量甜瓜茎叶不同部位厌氧发酵累积产气量变化如图3所示。由图3可以看出，甜瓜茎叶不同部位累积产气量大小为甜瓜茎(A)>甜瓜整株茎叶(C)>甜瓜叶(B)。A、B、C 3组的累积产气量分别是10 618.5，8 427.5，9 173 mL。A组的累积产气量比B组和C组分别高26.0%和15.8%，C组比B组的累积产气量高8.8%。

发酵时间是反映厌氧消化性能和效率的一个重要指标，通常把产气量达到总产气量90%以上看作一个发酵周期的完成[13]。本研究中，A组的发酵周期为43 d，明显长于B组和C组的发酵时间；B组和C组的发酵时间分别为28和29 d。

图 3　甜瓜茎叶不同部位厌氧发酵累积产气量的变化

2.2.2甜瓜茎叶与玉米秸秆混合厌氧发酵累积产气量甜瓜茎叶不同部位与玉米秸秆混合厌氧发酵的累积产气量变化如图4所示。由图4可以看出，H2组和H3组的总产气量非常接近，且均大于H1组。发酵第2 天，H1组的累积产气量就低于其他两组，直到发酵结束。H1、H2、H3组的累积产气量分别是9 030.5，10 359.5，10 448 mL，H2组和H3组的累积产气量分别比H1组高 14.7%和15.7%。与单一甜瓜茎叶不同部位处理相比， H2组和H3组累积产气量较B组和C组均有所提高，提高比例分别是22.9%和13.9%，但H1组的累积产气量只有A组的85%。从发酵时间上看，H1、H2、H3组的累积产气量达到总产气量90%时分别是50，39，39 d，相比于A、B、C组分别延长了7，11，10 d。这可能是因为玉米秸秆本身就是一种典型的木质纤维素聚合体，木质素的包绕结构阻碍了微生物对纤维素和半纤维素的转化及利用[14]。

图 4　甜瓜茎叶与玉米秸秆混合厌氧发酵累积产气量的变化

2.3甜瓜茎叶不同部位及其与玉米秸秆混合厌氧发酵甲烷体积分数的变化

2.3.1甜瓜茎叶不同部位厌氧发酵甲烷体积分数甜瓜茎叶不同部位厌氧发酵过程中甲烷体积分数的变化如图5所示。由图5可知，在发酵初始阶段产甲烷菌的繁殖速度远小于产酸菌，使得甲烷体积分数较低。甜瓜叶(B组)和甜瓜整株茎叶(C组)在第10天甲烷体积分数分别达到了49.20%和 48.17%，说明此时这两组已进入产甲烷阶段[15]。而甜瓜茎(A组)进入产甲烷阶段最晚，直到第23 天甲烷体积分数才上升至63.74%，这也说明甜瓜叶较甜瓜茎更易分解。甜瓜叶(B组)在发酵启动后，甲烷体积分数从最初的0到第12天上升至 62.91%，除最后检测甲烷体积分数为46.15%外，在其整个发酵过程中，甲烷体积分数一直保持在62.09%以上。甜瓜整株茎叶(C组)的甲烷体积分数在第9 天达到41.57%后，从第12 天开始，甲烷体积分数就一直在62.11%以上。试验结束时，甜瓜茎、叶和整株所产沼气中的平均甲烷体积分数分别是57.36%，59.47%，62.99%。

2.3.2甜瓜茎叶与玉米混合厌氧发酵甲烷体积分数甜瓜茎叶不同部位与玉米秸秆混合厌氧发酵的甲烷体积分数变化如图6所示。由图6可知，各混合组的甲烷体积分数随着发酵时间的延长先增加，到一定程度后基本保持稳定，之后呈下降趋势。H1组、H2组和H3组的甲烷体积分数分别在第32，15，18 天达到了60.35%，54.19%，41.83%，说明H2组最先进入产甲烷阶段。第35～55天，H1组的甲烷体积分数均保持在60%以上；H2组的甲烷体积分数从第14 天的37.53%快速上升至第17天的77.98%，之后甲烷体积分数一直维持在57.01%以上。H3组的甲烷体积分数从第18天达到41.83%，之后在整个厌氧发酵过程中，其甲烷体积分数均在55.08%以上。H1、H2和H3组的平均甲烷体积分数分别是64.60%，62.23%，59.41%。与单一甜瓜茎叶同一部位处理进入产甲烷阶段相比，添加玉米秸秆后，混合组进入产甲烷阶段均有所延后，这与前文所述产气情况表现一致。这可能是因为添加玉米秸秆的混合组，消化玉米秸秆的产甲烷菌数量较少，需要经过一定时间的繁殖才能达到足够的数量，从而与产酸菌产酸达到一种平衡，并利用有机酸产生甲烷。

图 5甜瓜茎叶不同部位厌氧发酵甲烷体积分数的变化

Fig.5Variation of CH4content of different parts of muskmelon during anaerobic fermentation

图 6甜瓜茎叶与玉米秸秆混合厌氧发酵甲烷体积分数的变化

Fig.6Variation of CH4content of muskmelon stems and leaves mixed with corn stalk during anaerobic fermentation

2.4甜瓜茎叶不同部位及其与玉米秸秆混合厌氧发酵各产气指标的比较

甜瓜茎叶及其与玉米秸秆混合厌氧发酵的各项产气指标如表3所示。由表3可知，总体上看，虽然不同部位甜瓜茎叶的平均日产气量依次为C组>B组>A组。但A组的新鲜原料产气率、TS产气率、VS产气率都高于B组和C组；A组的新鲜原料产气率、TS产气率和VS产气率分别比B组和C组高了22.3%，26.2%和13.3%，15.8%及2.0%，5.4%。H1、H2、H3组的平均日产气量较单一甜瓜茎叶不同部位处理的平均日产气量均有所下降，分别达到A、B、C组平均日产气量的78.7%，90.5%，93.0%；总体而言，无论是新鲜原料产气率、TS产气率、VS产气率，都是H1组比A组有所下将，H2组和H3组比B组和C组有所上升。

表 3　甜瓜茎叶不同部位及其与玉米秸秆混合厌氧发酵各产气指标的比较Table 3　Biogas production indexes of different parts of muskmelon and mixtures with corn straw

3　讨　论

本试验结果表明，甜瓜不同部位中，茎的TS产气率最高，整株次之，甜瓜叶最低。这可能与甜瓜茎的挥发性固体(VS)含量较多有关，VS含量越高，可被沼气发酵利用的物质就越多。在厌氧发酵启动后，甜瓜不同部位均出现不同程度的产气低潮，甜瓜叶和整株产气低潮程度低且持续时间短，而甜瓜茎产气停滞期持续时间最长，且出现了不产气现象。这可能是因为甜瓜不同部位的有机物含量差异和可降解生物性的差异造成的。沼气发酵时胞外酶、表面酶将固体有机质分解成分子质量小的可溶性物质，进而在纤维素细菌、蛋白质细菌、脂肪细菌等细菌的胞内酶作用下转化为乙酸、丙酸、丁酸及醇、酮、醛等简单化合物，使得发酵体系的pH下降，出现产气低潮期。甜瓜叶中含有更多易于被厌氧微生物降解的物质，使叶迅速分解，进而进入产甲烷阶段。而甜瓜茎中木质纤维素类物质较多，水解产酸阶段持续时间较长，产甲烷菌群经过不断繁殖才能逐渐适应微酸环境，并开始活跃起来[16]，利用乙酸等简单有机物生产甲烷和二氧化碳。甜瓜整株茎叶可能是因为叶中较易被分解的物质和茎中木质纤维素物质的协同作用，才使得其经历了较短的产气低潮期。陈广银等[17]研究水葫芦不同部位的厌氧消化特性时认为，由于根中较难分解的有机物含量较茎和整株要高，使得根中有机物的溶出速度最慢。罗艳等[5]也认为，成分差异可能是造成互花米草不同部位产气效果异同的重要原因。

本试验结果显示，甜瓜茎叶不同部位与玉米秸秆混合的H1、H2、H3组出现产气高峰时间较单一的甜瓜茎、叶、整株组均有延后，且发酵周期延长。这可能是因为发酵初期快速酸化造成的抑制，也可能与甜瓜茎、甜瓜叶、整株厌氧发酵的细菌种群的专一性[6]有关；将以上3种原料与玉米秸秆混合后，反应系统中消化玉米秸秆的菌群含量较少，在发酵初期，产酸菌生长旺盛，产生大量有机酸使得发酵料液的pH下降，进而抑制了产甲烷菌的生长繁殖，因此使得各混合组有不同程度的发酵停滞期。经过一段时间的发酵后，适合消化玉米秸秆的菌群才活跃起来。添加玉米秸秆的H2和H3组的累积产气量分别比B和C组上升22.9%和13.9%。这可能是因为甜瓜茎叶各部位的氮含量均较高，而发酵原料中的营养成分碳、氮的量及二者合适的比例亦即碳氮比(C/N)对微生物的代谢活动有重要影响。碳素可为微生物提供生长繁殖的能量，组成新细胞的碳架，氮素则是蛋白质的基本成分。合适的碳氮比能够提高有机碳转化效率，且不会形成铵盐累积危害产甲烷菌，可促进沼气发酵的进行。添加玉米秸秆调节H1、H2、H3组的C/N值到19∶1，增加了反应系统的碳含量，补充了沼气发酵微生物的营养需要，使得微生物繁殖旺盛，促进了甜瓜茎叶和玉米秸秆的分解转化。而H1组的累积产气量较A组下降15%，可能是因为甜瓜茎中木质纤维素类物质较多，与木质纤维素含量同样较高的玉米秸秆混合后，不仅没有促进有机物的厌氧转化，反而减弱了微生物的协同效应[10]。

4　结　论

1)甜瓜茎叶不同部位均具有良好的产气特性，其TS产气率依次为甜瓜茎(297.6 mL/g)>甜瓜整株茎叶(256.9 mL/g)>甜瓜叶(235.8 mL/g)。不同部位厌氧发酵出现产气高峰的时间不同，甜瓜茎最晚出现，为第28天，且甜瓜茎的发酵周期最长，甜瓜整株茎叶次之，甜瓜叶最短。

2)甜瓜茎叶与玉米秸秆混合后，各混合组产气峰值出现时间均延后，且发酵周期较单一甜瓜茎、叶组均延长。添加玉米秸秆后，甜瓜茎的累积产气量下降15%，甜瓜叶和甜瓜整株茎叶的累积产气量分别上升22.9%和13.9%；甜瓜茎的TS产气率下降15.1%，甜瓜叶和甜瓜整株茎叶的TS产气率分别提高了22.9%和13.8%。

[1]孙宏贺.西瓜、黄瓜、甜瓜基因组共线性初步研究 [D].北京：北京农学院,2013.

Sun H H.Comparative and synteny analysis among watermelon,melon,and cucumber genomes [D].Beijing:Beijing University of Agriculture,2013.

[2]王志丹,赵姜,毛世平,等.中国甜瓜产业区域优势布局研究 [J].中国农业资源与区划,2014,35(1):128-133.

Wang Z D,Zhao J,Mao S P,et al.Study on the regional advantage layout of Chinese muskmelon industry [J].Chinese Journal of Agricultural Resources and Regional Planning,2014,35(1):128-133.

[3]Nallathambi Gunaseelan V.Anerobic digestion of biomass for methane production:a review [J].Biomass and Bioenergy,1997,13:83-114.

[4]王蕾，邱凌.TS质量分数对甜瓜茎叶厌氧发酵特性的影响 [J].西北农业学报，2014,23(10):140-144.

Wang L,Qiu L.Effect of total solids mass fraction on the characteristics of anaerobic fermentation by muskmelon stems and leaves [J].Acta Agriculturae Boreali-occidentalis Sinica,2014,23(10):140-144.

[5]罗艳,陈广银,罗兴章,等.互花米草不同部位厌氧发酵特性 [J].环境化学,2010,29(5):909-913.

Luo Y,Chen G Y,Luo X Z,et al.Anaerobic digestion characteristics in different part ofSpartinaalterniflora[J].Environmental Chemistry,2010,29(5):909-913.

[6]叶小梅.水葫芦厌氧发酵特性及工艺技术研究 [D].南京：南京农业大学,2011.

Ye X M.Characteristic and technology of anaerobic digestion with water Haycinth [D].Nanjing:Nanjing Agricultural University,2011.

[7]柳新伟.温度对芦苇不同部位分解动态的影响 [J].生态环境学报,2009,18(3):1042-1044.

Liu X W.Effect of temperatures on leaf, sheath and stem decomposition dynamic ofPhragmitesaustralis[J].Ecology and Environmental Sciences,2009,18(3):1042-1044.

[8]罗涛，邱凌，石勇，等.添加聚合草对猪粪中温厌氧发酵的影响 [J].西北农林科技大学学报(自然科学版)，2011,39(4):177-182.

Luo T,Qiu L,Shi Y,et al.Effect of comfrey on mesophilic anaerobic digestion of swine feces [J].Journal of Northwest A&F University(Nat Sci Ed),2011,39(4):177-182.

[9]李文静，张彤，李伟，等.鸡粪与水稻秸秆混合厌氧发酵特性研究 [J].西北农林科技大学学报(自然科学版)，2011,39(1):137-143.

Li W J,Zhang T,Li W,et al.Study on the characteristics of anaerobic digestion of mixed chicken manure and rice straw [J].Journal of Northwest A&F University (Nat Sci Ed),2011,39(1):137-143.

[10]李继红，杨世关，郑正，等.玉米秸秆与土豆混合厌氧发酵试验研究 [J].太阳能学报，2008,29(10):1308-1312.

Li J H,Yang S G,Zheng Z,et al.Anaerobic batch co-digestion of cornstalk and potato [J].Acta Energlae Solaris Sinica,2008,29(10):1308-1312.

[11]宋籽霖,李轶冰,杨改河,等.温度及总固体浓度对粪秆混合发酵产气特性的影响 [J].农业工程学报,2010,26(7):260-265.

Song Z L,Li Y B,Yang G H,et al.Effects of total solid concentration and temperature on biogas yields of mixture of chicken manure and corn straw [J].Transactions of the CSAE,2010,26(7):260-265.

[12]朱洪光,陈小华,唐集兴.以互花米草为原料生产沼气的初步研究 [J].农业工程学报,2007,23(5):201-204.

Zhu H G,Chen X H,Tang J X.Pilot study on employingSpartinaalternifloraas material for producing biogas by biogasifi-cation [J].Transactions of the CSAE,2007,23(5):201-204.

[13]王晓娇.牲畜粪便与秸秆混合的厌氧发酵特性及工艺优化 [D].陕西杨凌：西北农林科技大学，2010.

Wang X J.The mixed biogas fermentation of animals’ waste and corn straw and process optimization [D].Yangling,Shaanxi:Northwest A&F University,2010.

[14]李刚,李东亮,王许涛,等.玉米秸秆蒸汽爆破用于厌氧发酵的技术评价 [J].农业工程学报,2011,27(1):286-290.

Li G,Li D L,Wang X T,et al.Technology evaluation of steam exploded corn stalk anaerobic fermentation [J].Transactions of the CSAE,2011,27(1):286-290.

[15]王晓曼，邱凌，冯茵菲，等.3种农林生产剩余物厌氧发酵的特性 [J].西北农业学报，2009,18(6):369-372.

Wang X M,Qiu L,Feng Y F,et al.Characteristics of anaerobic fermentation with three kinds of agriculture and forestry remains [J].Acta Agricultural Boreali-occidentalis Sinica,2009,18(6):369-372.

[16]张望,李秀金,庞云芝,等．稻草中温干式厌氧发酵产甲烷的中试研究 [J].农业环境科学学报，2008，27(5)：2075-2079．

Zhang W,Li X J,Pang Y Z,et al.A pilot study on mesophilic dry anaerobic digestion of rice straw [J].Journal of Agro-Environment Science,2008,27(5):2075-2079.

[17]陈广银，郑正，邹星星，等.水葫芦不同部位的厌氧消化特性 [J].环境化学，2009,28(1):16-20.

Chen G Y,Zheng Z,Zou X X,et al.Anaerobic digestion characteristics in different parts of water hyacinth [J].Environmental Chemistry,2009,28(1):16-20.

Anaerobic co-digestion of muskmelon stems and leaves and mixture with corn stalk for biogas production

WANG Lei1a,2,QIU Ling1b,2,WANG Yuying1a,2,ZHANG Rongting1b,2,PAN Junting1b,2

( 1 aCollegeofAgronomy,bCollegeofMechanicalandElectronicEngineering,NorthwestA&FUniversity,Yangling，Shaanxi712100,China;2TheWesternScientificObservationandExperimentStationofRenewableEnergyinRuralAreaoftheMinistryofAgriculture,Yangling，Shaanxi712100,China)

【Objective】 This study investigated the characteristics and potential of anaerobic fermentation of muskmelon stems and leaves for biogas production.【Method】 Batch anaerobic fermentation experiments were carried out using different parts of muskmelon and their mixture with corn stalk with the total solids concentration of 80 g/kg,(35±1) ℃ and the inoculum to substrate ratio of 30%.The daily biogas production,cumulative gas production,and gas rates of TS and VS were tested during the anaerobic digestion.【Result】 TS gas production and cumulative gas production of stems were the highest of 297.6 mL/g and 10 618.5 mL,while those of leaves were the lowest of 235.8 mL/g and 8 427.5 mL.TS gas production and cumulative gas production of the whole plant were 256.9 mL/g and 9 173 mL.After mixed with corn straw,the cumulative gas productions of leaves and the whole plant were increased by 22.9% and 13.9%,while the cumulative gas production of stems decreased by 15%.Compared with single stems,leaves and whole plant, the fermentation times of the mixed groups were delayed by 7 d,11 d and 10 d,respectively.【Conclusion】 All parts of muskmelon had good biogas production potentials.Mixing with corn straw improved TS gas productions of leaves and the whole plant while decreased that of stems.

muskmelon stems and leaves;corn straw;anaerobic fermentation;methane

时间:2016-08-0909:40DOI：10.13207/j.cnki.jnwafu.2016.09.015

2015-03-06

农业部农村能源科技专项“高氮原料厌氧消化碳氮耦合优质高产工艺研究”(2014-30)

王蕾(1987-)，女，陕西渭南人，在读硕士，主要从事植物资源可持续利用与生物质能研究。

E-mail:yanyu013@163.com

邱凌(1957-)，男，陕西西乡人，教授，博士，博士生导师，主要从事生物能源与生态农业研究。

E-mail:ql2871@126.com

S216.4

A

1671-9387(2016)09-0113-08

网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20160809.0940.030.html