全 文 ：西北农业学报　２０１４，２３（１０）：１４０－１４４
Ａｃｔａ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｅ　Ｂｏｒｅａｌｉ－ｏｃｃｉｄｅｎｔａｌｉｓ　Ｓｉｎｉｃａ　 ｄｏｉ：１０．７６０６／ｊ．ｉｓｓｎ．１００４－１３８９．２０１４．１０．０２３
网络出版日期：２０１４－１０－２１
网络出版地址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｏｉ／１０．７６０６／ｊ．ｉｓｓｎ．１００４－１３８９．２０１４．１０．０２３．ｈｔｍｌ
ＴＳ质量分数对甜瓜茎叶厌氧发酵特性的影响
收稿日期：２０１４－０１－２４　　修回日期：２０１４－０４－２５
基金项目：农业部农村能源科技专项（２０１４－３９）；公益性行业（农业）科研专项（２０１４０３０２０）。
第一作者：王　蕾，女，在读硕士，研究方向为植物资源可持续利用与生物质能。Ｅ－ｍａｉｌ：ｙａｎｙｕ０１３＠１６３．ｃｏｍ
通信作者：邱　凌，男，教授，博士，博士生导师，主要从事生物能源与循环农业研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｑｌ２８７１＠１２６．ｃｏｍ
王　蕾１，２，邱　凌１，２，３
（１．西北农林科技大学 农学院，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；３．西北农林科技大学 机械与电子工程学院，陕西杨凌　７１２１００）
摘　要　以甜瓜茎叶为厌氧发酵的试验原料，在（３５±１）℃、沼气菌种的体积分数为３０％的条件下，研究不同
ＴＳ质量分数（６０、８０和１００ｇ／ｋｇ）对甜瓜茎叶单相批量厌氧发酵产沼气的影响。结果表明，总固体（ＴＳ）质量
分数为６０、８０和１００ｇ／ｋｇ的料液日平均产气量分别为２０２．９、３０３．５和３４５．４ｍＬ／ｄ，累积产气量随ＴＳ质量
分数的升高而增大，分别为６　０８７．０、１０　０１６．５和１２　４３５．５ｍＬ。但三者的ＴＳ产气率、新鲜原料产气率、挥发
性固体（ＶＳ）产气率均表现为８０ｇ／ｋｇ＞１００ｇ／ｋｇ＞６０ｇ／ｋｇ，ＴＳ降解率与此变化一致。ＣＨ４ 体积分数均是先
增大而后维持在５０％以上，峰值均在６４％以上。
关键词　ＴＳ质量分数；厌氧发酵；甜瓜茎叶
中图分类号　Ｓ２１６　　　文献标志码　Ａ　　　　　文章编号　１００４－１３８９（２０１４）１０－０１４０－０５
Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　Ｔｏｔａｌ　Ｓｏｌｉｄｓ　Ｍａｓｓ　Ｆｒａｃｔｉｏｎ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ
ｏｆ　Ａｎａｅｒｏｂｉｃ　Ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｂｙ　Ｍｕｓｋｍｅｌｏｎ　Ｓｔｅｍｓ　ａｎｄ　Ｌｅａｖｅｓ
ＷＡＮＧ　Ｌｅｉ　１，２　ａｎｄ　ＱＩＵ　Ｌｉｎｇ１，２，３
（１．Ｃｏｌｅｇｅ　ｏｆ　Ａｇｒｏｎｏｍｙ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ　Ａ＆Ｆ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｇｌｉｎｇ　Ｓｈａａｎｘｉ　７１２１００，Ｃｈｉｎａ；２．Ｔｈｅ　Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ　Ｓｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｂｉｏｇａｓ
Ｐｒｏｄｕｃｔｓ　ａｎｄ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｑｕａｌｉｔｙ　Ｔｅｓｔ　Ｃｅｎｔｅｒ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｍｉｎｉｓｔｒｙ　ｏｆ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，Ｙａｎｇｌｉｎｇ　Ｓｈａａｎｘｉ　７１２１００，Ｃｈｉｎａ；３．Ｃｏｌｅｇｅ　ｏｆ
Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ　Ａ＆Ｆ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｇｌｉｎｇ　Ｓｈａａｎｘｉ　７１２１００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｏ　ｓｔｕｄｙ　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｔｏｔａｌ　ｓｏｌｉｄｓ（ＴＳ）ｍａｓｓ　ｆｒａｃｔｉｏｎ　ｏｎ　ｂｉｏｇａｓ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ
ｍｕｓｋｍｅｌｏｎ　ｓｔｅｍｓ　ａｎｄ　ｌｅａｖｅｓ，ａ　ｂａｔｃｈ　ｏｆ　ｓｉｎｇｌｅ－ｐｈａｓｅ　ａｎａｅｒｏｂｉｃ　ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｗａｓ　ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ　ｗｉｔｈ
ｍｕｓｋｍｅｌｏｎ　ｓｔｅｍｓ　ａｎｄ　ｌｅａｖｅｓ　ａｓ　ｔｈｅ　ｔｅｓｔ　ｒａｗ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ａｔ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｔｏｔａｌ　ｓｏｌｉｄｓ　ｍａｓｓ　ｆｒａｃｔｉｏｎ（６０，８０ａｎｄ
１００ｇ／ｋｇ）ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｅａｃｔｏｒ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｔ（３５±１）℃ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｎｏｃｕｌｕｍ　ｔｏ　ｓｕｂｓｔｒａｔｅ
ｒａｔｉｏｓ　ａｔ　３０％．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ａｖｅｒａｇｅ　ｄａｉｌｙ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｅｅｄ　ｌｉｑｕｉｄ　ａｔ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｔｏｔａｌ
ｓｏｌｉｄｓ　ｍａｓｓ　ｆｒａｃｔｉｏｎ　ｏｆ　６０，８０ａｎｄ　１００ｇ／ｋｇ　ｗａｓ　２０２．９，３０３．５，ａｎｄ　３４５．４ｍＬ／ｄ　ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ａｎｄ　ｔｈｅ
ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ　ｂｉｏｇａｓ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｏｆ　ｔｏｔａｌ　ｓｏｌｉｄｓ　ｍａｓｓ　ｆｒａｃｔｉｏｎ，ｗｉｔｈ　６　０８７．０，
１０　０１６．５，ａｎｄ　１２　４３５．５ｍＬ　ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｂｕｔ　ｔｈｅ　ｇａｓ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｔｏｔａｌ　ｓｏｌｉｄｓ（ＴＳ），ｇａｓ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｆｒｅｓｈ　ｒａｗ
ｍａｔｅｒｉａｌ　ａｎｄ　ｇａｓ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｖｏｌａｔｉｌｅ　ｓｏｌｉｄ（ＶＳ）ｗｅｒｅ　ｂｏｔｈ　８０ｇ／ｋｇ＞１００ｇ／ｋｇ＞６０ｇ／ｋｇ，ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ　ｒａｔｅ
ｏｆ　ｔｏｔａｌ　ｓｏｌｉｄｓ（ＴＳ）ｈａｄ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｔｅｎｄｅｎｃｙ．Ｔｈｅ　ＣＨ４ｖｏｌｕｍｎ　ｆｒａｃｔｉｏｎ　ｗｅｒｅ　ｂｏｔｈ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ａｔ　ｆｉｒｓｔ　ａｎｄ
ｒｅｍａｉｎ　ａｂｏｖｅ　５０％ａｎｄ　ｐｅａｋｅｄ　ａｂｏｖｅ　６４％．
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　Ｔｏｔａｌ　ｓｏｌｉｄｓ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ；Ａｎａｅｒｏｂｉｃ　ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ；Ｍｕｓｋｍｅｌｏｎ　ｓｔｅｍｓ　ａｎｄ　ｌｅａｖｅｓ
　　甜瓜为葫芦科（Ｃｕｃｕｒｂｉｔａｃｅａｅ）甜瓜属（Ｃｕｃ－
ｕｍｉｓ）蔓性草本植物、食用果实类的一种，在中国
栽培由来已久。据统计［１］，２０１１年全国的甜瓜种
植面积及产量已达到３．９７４×１０５　ｈｍ２ 和１．２７９×
１０７　ｔ。甜瓜种植给农民带来经济效益的同时，大
量甜瓜茎叶就地焚烧或弃之田头，也造成农村环
境的污染。甜瓜茎叶富含纤维素、碳水化合物、蛋
白质等，是一种很好的沼气发酵原料。近年来，沼
气工作者对不同种类的农业生产剩余物进行了系
统的厌氧发酵特性和潜力研究。刘亮等［２］和邵艳
秋等［３］分别以花生秧、花生壳为原料对其发酵潜
力进行研究；刘荣厚等［４］和邵艳秋等［５］分别以蔬
菜废弃物甘蓝菜叶和野菠菜为原料进行厌氧发酵
试验；王晓曼等［６］和李荣峰等［７］分别对３种农林
生产剩余物和６种杂草进行厌氧发酵特性研究；
郑敏等［８］和冯茵菲等［９］分别研究了聚合草和葵
盘、麦秆和豆秆的厌氧发酵产气潜力。甜瓜茎叶
作为潜在的厌氧发酵原料，尚未有其厌氧发酵的
相关报道，因此，本研究在厌氧发酵理论和相关沼
气发酵实践的基础上，以甜瓜茎叶为厌氧发酵的
原料，研究不同ＴＳ（Ｔｏｔａｌ　Ｓｏｌｉｄ，总固体）质量分
数下的厌氧发酵特性，以期为甜瓜茎叶厌氧发酵
理论研究和应用技术提供依据。
１　材料与方法
１．１　试验材料
试验用甜瓜茎叶取自国家杨凌农业高新产业
示范区现代农业示范园大棚，自然风干后，用粉碎
机粉碎，在室温下配料装瓶。沼气发酵菌种取自
农业部农村可再生能源开发利用西部实验站厌氧
发酵实验室厌氧消化装置的发酵剩余物。发酵原
料及菌种的理化性质见表１。
１．２　试验装置
厌氧发酵装置由发酵瓶（１　０００ｍＬ三角瓶）、
集气瓶（１　０００ｍＬ三角瓶）、排水收集瓶（２．５Ｌ塑
料壶）、加热线（功率为８００Ｗ）、温度传感器ＲＡ－
４５（上 海 华 辰 医 用 仪 表 有 限 公 司）、温 控 仪
ＷＭＺＫ－０１（上海华辰医用仪表有限公司）、恒温
水箱等部分组成（图１）。
表１　发酵原料及菌种理化性质
Ｔａｂｌｅ　１　Ｐｈｙｓｉｃａｌ　ａｎｄ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｏｆ　ｆｅｅｄｓｔｏｃｋ　ａｎｄ　ｉｎｏｃｕｌｕｍ
原 料
Ｍａｔｅｒｉａｌ
ｗ（总固体）／
（ｇ／ｋｇ）
Ｍａｓｓ　ｆｒａｃｔｉｏｎ
ｏｆ　ＴＳ
ｗ（挥发性固体）／
（ｇ／ｋｇ）
Ｍａｓｓ　ｆｒａｃｔｉｏｎ
ｏｆ　ＶＳ
ｗ（总碳）／
（ｇ／ｋｇ）
Ｍａｓｓ　ｆｒａｃｔｉｏｎ
ｏｆ　ＴＣ
ｗ（凯氏氮）／
（ｇ／ｋｇ）
Ｍａｓｓ　ｆｒａｃｔｉｏｎ
ｏｆ　ＴＫＮ
碳氮比
Ｃ／Ｎ ｐＨ
甜瓜茎叶 Ｍｕｓｋｍｅｌｏｎ　ｓｔｅｍｓ　ａｎｄ　ｌｅａｖｅｓ　 ８８．２９　 ７６．９８　 ２６．００　 ２．８２　 ９．２２ －
菌 种Ｉｎｏｃｕｌｕｍ　 ４．６８　 ５６．２３ － － － ８．５５
　　１．恒温水箱　Ｈｅｒｍｏｓｔａｔｉｃ　ｗａｔｅｒ　ｔａｎｋ；２．发酵瓶　Ａｎａｅｒｏ－
ｂｉｃ　ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｆｌａｓｋ；３．集气瓶　Ｇａｓ　ｃｏｌｅｃｔ　ｂｏｔｔｌｅ；４．排水收
集壶　Ｗａｔｅｒ－ｃｏｌｅｃｔｉｎｇ　ｐｏｔ；５，７．导气管　Ｇａｓ　ｃｏｎｄｕｉｔ；６．取气口
　Ｇａｓ　ｏｕｔｌｅｔ；８．导水管　Ｗａｔｅｒ－ｌｅａｄｉｎｇ　ｏｒｉｆｉｃｅ
图１　厌氧发酵装置示意图
Ｆｉｇ．１　Ｓｋｅｔｃｈ　ｍａｐ　ｏｆ　ａｎａｅｒｏｂｉｃ　ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ
１．３　试验设计
根据甜瓜茎叶的ＴＳ质量分数，将试验的ＴＳ
质量分数梯度设置为６０、８０、１００ｇ／ｋｇ，同时设置
１个空白对照组（以沼气菌种为原料，不添加甜瓜
茎叶），每个试验组设３次重复，采用一次进料的
批量式发酵方式，每个发酵瓶的发酵原料为６００
ｍＬ，沼气菌种的体积分数为３０％，在（３５±１）℃
下进行厌氧发酵。试验过程中，分别测定日产气
量和气体成分。试验结束后，进行产气特性和潜
力分析。
１．４　检测指标
（１）ＴＳ：将含有原料、菌种、发酵料液的坩埚
放入烘箱，（１０５±２）℃烘干至质量恒定后测定［１０］
（电热恒温鼓风干燥箱，ＤＧＧ－９１４０Ａ型，上海森信
实验仪器有限公司）。
（２）ＶＳ：将烘干后的原料、菌种放入马弗炉，
（５７５±２５）℃灼烧４ｈ，质量恒定后测定 ［９］（箱式
电阻炉，ＳＸ２－４－１０，济南精密科学仪器仪表有限
公司）。
（３）日产气量：通过排水集气法测定，每天
·１４１·１０期 王　蕾等：ＴＳ质量分数对甜瓜茎叶厌氧发酵特性的影响
８：３０测量集水瓶的排水量，并做记录。
（４）气体成分：采用沼气分析仪 Ｇａｓｂｏａｒｄ－
３２００Ｐ测量ＣＨ４，试验过程中每２ｄ测１次。
（５）ｐＨ：通过ｐＨ计（ＦＥ２０）于试验前后测定。
（６）总碳：采用总有机碳分析仪（Ｌｉｑｕｉ　ＴＯＣ
Ⅱ，德国Ｅｌｅｍｅｎｔａｒ公司）测定。
（７）凯氏氮：采用凯式定氮法（Ｋｊｅｌｔｅｃ　Ａｕｔｏ
Ａｎａｌｙｚｅｒ，１０３０，特卡托公司）测定。
２　结果与分析
２．１　ＴＳ质量分数对甜瓜茎叶厌氧发酵日产气量
的影响
由图２可知，甜瓜茎叶在ＴＳ质量分数为８０
ｇ／ｋｇ和１００ｇ／ｋｇ的发酵料液中总体呈２个产气
高峰，在 ＴＳ质量分数为６０ｇ／ｋｇ的发酵料液中
总体呈３个产气高峰。各质量分数的发酵料液第
１个高峰均出现在装料后的第１天，经沼气分析
仪检测其气体成分主要为ＣＯ２；随后产气量下降，
ＴＳ质量分数为６０、８０、１００ｇ／ｋｇ的发酵液分别在
第３、６、６天出现最低值；而后日产气量上升，ＴＳ
质量分数为６０ｇ／ｋｇ的发酵料液在第１１天达到
第２个产气高峰，产气量为５３８．０ｍＬ／ｄ；ＴＳ质量
分数为８０ｇ／ｋｇ的发酵料液在第１４天达到第２
个产气高峰，产气量为７０８．５ｍＬ／ｄ；ＴＳ质量分数
为１００ｇ／ｋｇ的发酵料液在第１５天达到第２个产
气高峰，产气量为８７７．５ｍＬ／ｄ。产气高峰过后，
各质量分数发酵料液的日产气量迅速下降，直至
产气停止，但 ＴＳ质量分数为６０ｇ／ｋｇ的发酵料
液在下降过程中又出现小幅上升，第２４天出现第
３个产气高峰，产气量为１３３．５ｍＬ／ｄ。
图２　不同ＴＳ质量分数甜瓜茎叶
厌氧发酵日产气量变化
Ｆｉｇ．２　Ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｄａｉｌｙ　ｂｉｏｇａｓ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ
ｍｕｓｋｍｅｌｏｎ　ｓｔｅｍｓ　ａｎｄ　ｌｅａｖｅｓ　ｗｉｔｈ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
ｔｏｔａｌ　ｓｏｌｉｄｓ　ｍａｓｓ　ｆｒａｃｔｉｏｎ
２．２　ＴＳ质量分数对甜瓜茎叶厌氧发酵累积产气
量的影响
由图３可知，发酵累积产气量随着料液 ＴＳ
质量分数的升高而上升，ＴＳ质量分数为６０、８０和
１００ｇ／ｋｇ时，发酵料液的累积产气量分别为
６　０８７．０、１０　０１６．５和１２　４３５．５ｍＬ。比较不同
ＴＳ质量分数的累积产气量可以发现，ＴＳ质量分
数为１００ｇ／ｋｇ的累积产气量较 ＴＳ质量分数为
６０、８０ｇ／ｋｇ时分别增加１０４．３％、２４．２％；ＴＳ质
量分数为８０ｇ／ｋｇ的累积产气量较ＴＳ质量分数
为６０ｇ／ｋｇ时增加６４．６ｇ／ｋｇ。
实际生产中，当累积产气量达最大产气量
９０％时，认为发酵基本结束。ＴＳ质量分数为６０、
８０和１００ｇ／ｋｇ的发酵料液累积产气量达最大产
气量９０％的时间分别出现在第２１、２４和２５天。
可见，随着ＴＳ质量分数的增大，发酵时间会相应
的延长。
２．３　ＴＳ质量分数对甜瓜茎叶厌氧发酵ＣＨ４ 体
积分数的影响
启动后的前３ｄ，３种ＴＳ质量分数的物料均
未检测到ＣＨ４，因此，从第５天开始计量ＣＨ４ 体
积分数，每隔１ｄ测定１次。由图４可知，在整个
检测ＣＨ４ 体积分数的第５～３５天，各ＴＳ质量分
数的ＣＨ４ 体积分数均随着发酵时间的延长先增
加到一定程度后基本保持稳定。ＴＳ质量分数为
６０、８０和１００ｇ／ｋｇ的发酵物料的ＣＨ４ 体积分数
分别在发酵的第１３、２１和１７天达到最大值，分别
为６４．６５％、６４．０５％和６５．５５％。在整个发酵过
程中，ＴＳ质量分数６０、８０和１００ｇ／ｋｇ的发酵物
料从第５天至第３０、３３和３６天ＣＨ４ 的平均体积
图３　不同ＴＳ质量分数甜瓜茎叶厌氧发酵累积产气量变化
Ｆｉｇ．３　Ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ　ｂｉｏｇａｓ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ
ｍｕｓｋｍｅｌｏｎ　ｓｔｅｍｓ　ａｎｄ　ｌｅａｖｅｓ　ｗｉｔｈ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｔｏｔａｌ　ｓｏｌｉｄｓ　ｍａｓｓ　ｆｒａｃｔｉｏｎ
·２４１· 西　北　农　业　学　报 ２３卷
图４　不同ＴＳ质量分数甜瓜茎叶
厌氧发酵ＣＨ４ 体积分数的变化
Ｆｉｇ．４　Ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｅｔｈａｎｅ　ｖｏｌｕｍｅ　ｆｒａｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｕｓｋｍｅｌｏｎ
ｓｔｅｍｓ　ａｎｄ　ｌｅａｖｅｓ　ｗｉｔｈ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｔｏｔａｌ
ｓｏｌｉｄｓ　ｍａｓｓ　ｆｒａｃｔｉｏｎ
分数分别为５１．３２％、５１．０８％和５４．２０％，从第７
天至第３０、３３和第３６天ＣＨ４ 的平均体积分数分
别为５４．７９％、５４．２０％和５７．２４％，不同ＴＳ质量
分数下的ＣＨ４ 体积分数差异不明显，说明沼气中
的ＣＨ４ 体积分数和ＴＳ质量分数没有直接关系。
２．４　ＴＳ质量分数对甜瓜茎叶厌氧发酵产气指标
的影响
由表２可知，甜瓜茎叶各发酵组的 ＴＳ产气
率、新鲜原料产气率和ＶＳ产气率随ＴＳ质量分数
的上升先增后减。在发酵温度为３５℃，沼气菌种
的体积分数为 ３０％ 的条件下，ＴＳ 质量分数
８０ｇ／ｋｇ物料的 ＴＳ产气率、新鲜原料产气率和
ＶＳ产气率最大，但３种ＴＳ质量分数的各项产气
指标差异均不显著。
２．５　发酵前后料液的成分变化
由表３可知，３种不同ＴＳ质量分数的料液均
有不同程度的降解，其中降解率最大的是 ＴＳ质
量分数为８０ｇ／ｋｇ的料液，这与前面 ＴＳ质量分
数为８０ｇ／ｋｇ时其产气率最大是一致的。比较３
种不同ＴＳ质量分数料液发酵前后的ｐＨ，可以发
现，总体上发酵后ｐＨ 均表现为下降，但呈偏碱
性，这可能是因为甜瓜茎叶含氮量比较高，在产
ＣＨ４ 阶段，产氨细菌大量繁殖和活动，使得反应
系统的氨态氮质量分数较高。
表２　不同ＴＳ质量分数下甜瓜茎叶各产气指标的变化
Ｔａｂｌｅ　２　Ｔｈｅ　ｉｎｄｅｘ　ｏｆ　ｂｉｏｇａｓ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
处 理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
ＴＳ产气率／（ｍＬ／ｇ）
Ｇａｓ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ＴＳ
新鲜原料产气率／（ｍＬ／ｇ）
Ｇａｓ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｆｒｅｓｈ　ｒａｗ　ｍａｔｅｒｉａｌ
ＶＳ产气率／（ｍＬ／ｇ）
Ｇａｓ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ＶＳ
６０ｇ／ｋｇ　 ２１３．８７　 １８８．８５　 ２７７．７９
８０ｇ／ｋｇ　 ２４８．３３　 ２１９．２３　 ３２２．５５
１００ｇ／ｋｇ　 ２３７．４０　 ２０９．６０　 ３０８．４０
表３　发酵前后料液的相关指标
Ｔａｂｌｅ　３　Ｔｈｅ　ｉｎｄｅｘ　ｏｆ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｆｅｅｄ　ｌｉｑｕｉｄ　ａｔ　ｔｈｅ　ｓｔａｒｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｎｄ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ
处 理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
ｗ（发酵后ＴＳ）／（ｇ／ｋｇ）
Ｍａｓｓ　ｆｒａｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ＴＳ
ａｆｔｅｒ　ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ
ＴＳ降解量／ｇ
Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ
ｏｆ　ｑｕａｎｔｉｔｙ　ｏｆ　ＴＳ
ＴＳ降解率／％
Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ
ｒａｔｅ　ｏｆ　ＴＳ
ｐＨ
发酵前
Ｂｅｆｏｒｅ　ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ
发酵后
Ａｆｔｅｒ　ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ
６０ｇ／ｋｇ　 ４０．５　 １１．７０　 ４２．４７　 ７．９０　 ７．５２
８０ｇ／ｋｇ　 ５０．４　 １７．７６　 ４４．９０　 ７．９２　 ７．５７
１００ｇ／ｋｇ　 ６３．１　 ２２．１４　 ４２．９４　 ７．９０　 ７．６９
３　结 论
３．１　甜瓜茎叶３种ＴＳ质量分数的料液日产气
量变化趋势基本一致，除ＴＳ质量分数为６０ｇ／ｋｇ
的料液外，ＴＳ质量分数为８０和１００ｇ／ｋｇ的料液
均有２个产气高峰，ＴＳ质量分数６０、８０和１００
ｇ／ｋｇ的料液分别于第１１、１４和１５天达到第２个
产气高峰，其日平均产气量分别为２０２．９、３０３．５
和３４５．４ｍＬ／ｄ。
３．２　３种ＴＳ质量分数的料液累积产气量差异显
著，由高到低分别为１００ｇ／ｋｇ＞８０ｇ／ｋｇ＞６０
ｇ／ｋｇ。但三者的 ＴＳ产气率、新鲜原料产气率、
ＶＳ产气率均表现为８０ｇ／ｋｇ＞１００ｇ／ｋｇ＞６０
ｇ／ｋｇ，ＴＳ降解率与此变化一致。ＴＳ质量分数为
６０、８０和１００ｇ／ｋｇ料液累积产气量达到最大产
气量９０％的时间分别是第２１、２４和２５天。
３．３　三者的ＣＨ４ 体积分数的变化趋势均为先增
大而后基本稳定，发酵稳定期ＣＨ４ 体积分数均在
５０％以上，６０、８０和１００ｇ／ｋｇ的发酵物料从第５
天至第３０、３３、３６天ＣＨ４ 的平均体积分数分别为
５１．３２％、５１．０８％、５４．２０％。
３．４　甜瓜茎叶的含氮量较高，ＴＳ质量分数为
·３４１·１０期 王　蕾等：ＴＳ质量分数对甜瓜茎叶厌氧发酵特性的影响
６０、８０和１００ｇ／ｋｇ的料液发酵结束时ｐＨ均呈碱
性，可用甜瓜茎叶对含碳量较高的发酵体系进行
调节。
Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ（参考文献）：
［１］　ＣＨＥＮ　Ｘｉａｏｈｕａ（陈晓华）．Ｃｈｉｎａ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ　Ｒｅ－
ｐｏｒｔ（中国农业统计资料）［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｃｈｉｎａ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ
Ｐｒｅｓｓ，２０１２：６１（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）．
［２］　ＬＩＵ　Ｌｉａｎｇ（刘　亮），ＬＩＵ　Ｓｈｅｎｇｙｏｎｇ（刘圣勇），ＺＯＵ　Ｈｕｉｆａ
（邹会发），ｅｔ　ａｌ．Ｂｉｏｇａｓ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｆｒｏｍ　ｐｅａｎｕｔ　ｖｉｎｅ　ｂｙ　ａｎ－
ａｅｒｏｂｉｃ　ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＣＳＡＥ（农业工
程学报），２０１１，２７（Ｓｕｐｐ．１）：６８－７３（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　ｗｉｔｈ　Ｅｎｇｌｉｓｈ
ａｂｓｔｒａｃｔ）．
［３］　ＳＨＡＯ　Ｙａｎｑｉｕ（邵艳秋），ＱＩＵ　Ｌｉｎｇ（邱　凌），ＳＨＩ　Ｙｏｎｇ（石
　勇），ｅｔ　ａｌ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ｏｎ　Ａｎａｅｒｏｂｉｃ　Ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｐｅａｎｕｔ
Ｓｈｅｌ　ｆｏｒ　Ｂｉｏｇａｓ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｕｎｄｅｒ　ＮａＯＨ　Ｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ［Ｊ］．
Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｇｒｏ－ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　Ｓｃｉｅｎｃｅ（农业环境科学学报），
２０１１，３０（３）：５７３－５７８（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　ｗｉｔｈ　Ｅｎｇｌｉｓｈ　ａｂｓｔｒａｃｔ）．
［４］　ＬＩＵ　Ｒｏｎｇｈｏｕ（刘荣厚），ＷＡＮＧ　Ｙｕａｎｙｕａｎ（王远远），ＳＵＮ
Ｃｈｅｎ（孙　辰），ｅｔ　ａｌ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｂｉｏｇａｓ　ｐｒｏｄｕｃ－
ｔｉｏｎ　ｆｒｏｍ　ｖｅｇｅｔａｂｌｅ　ｗａｓｔｅ　ｂｙ　ａｎａｅｒｏｂｉｃ　ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ［Ｊ］．
Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＣＳＡＥ（农业工程学报），２００８，２４（４）：
２０９－２１３（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　ｗｉｔｈ　Ｅｎｇｌｉｓｈ　ａｂｓｔｒａｃｔ）．
［５］　ＳＨＡＯ　Ｙａｎｑｉｕ（邵艳秋），ＱＩＵ　Ｌｉｎｇ（邱　凌）．Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ｏｆ
ｔｈｅ　Ｂｉｏｇａｓ　Ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｒｕｍｅｘ　Ｌ．［Ｊ］．Ａｃｔａ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕ－
ｒａｅ　Ｂｏｒｅａｌｉ－ｏｃｃｉｄｅｎｔａｌｉｓ　Ｓｉｎｉｃａ（西北农业学报），２０１１，２０
（１）：１９０－１９３（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　ｗｉｔｈ　Ｅｎｇｌｉｓｈ　ａｂｓｔｒａｃｔ）．
［６］　ＷＡＮＧ　Ｘｉａｏｍａｎ（王晓曼），ＱＩＵ　Ｌｉｎｇ（邱 凌），ＦＥＮＧ　Ｙｉｎｆｅｉ
（冯茵菲），ｅｔ　ａｌ．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　Ａｎａｅｒｏｂｉｃ　Ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ
ｗｉｔｈ　Ｔｈｒｅｅ　Ｋｉｎｄｓ　ｏｆ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｆｏｒｅｓｔｒｙ　Ｒｅｍａｉｎｓ［Ｊ］．
Ａｃｔａ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｅ　Ｂｏｒｅａｌｉ－ｏｃｃｉｄｅｎｔａｌｉｓ　Ｓｉｎｉｃａ（西北农业学
报），２００９，１８（６）：３６９－３７２（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　ｗｉｔｈ　Ｅｎｇｌｉｓｈ　ａｂ－
ｓｔｒａｃｔ）．
［７］　ＬＩ　Ｒｏｎｇｆｅｎｇ（李荣峰），ＬＡＮ　Ｃｕｉｌｉｎｇ（兰翠玲），ＬＯＮＧ
Ｓｈｕｉｓｈｅｎｇ（龙水声），ｅｔ　ａｌ．Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｏｎ　Ｂｉｏｇａｓ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
ｏｆ　Ｓｉｘ　Ａｌｉｅｎ　Ｉｎｖａｓｉｖｅ　Ｗｅｅｄｓ［Ｊ］．Ｃｈｉｎａ　Ｂｉｏｇａｓ（中国沼气），
２０１３，３１（１）：１６－１９（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　ｗｉｔｈ　Ｅｎｇｌｉｓｈ　ａｂｓｔｒａｃｔ）．
［８］　ＺＨＥＮＧ　Ｍｉｎ（郑　敏），ＱＩＵ　Ｌｉｎｇ（邱　凌），ＷＡＮＧ　Ｘｉａｏ－
ｍａｎ（王晓曼），ｅｔ　ａｌ．Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｂｉｏｇａｓ　Ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ
Ｃｏｍｆｒｅｙ［Ｊ］．Ａｃｔａ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｅ　Ｂｏｒｅａｌｉ－ｏｃｃｉｄｅｎｔａｌｉｓ　Ｓｉｎｉｃａ
（西北农业学报），２００９，１８（６）：３６５－３６８（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　ｗｉｔｈ
Ｅｎｇｌｉｓｈ　ａｂｓｔｒａｃｔ）．
［９］　ＦＥＮＧ　Ｙｉｎｆｅｉ（冯茵菲），ＱＩＵ　Ｌｉｎｇ（邱　凌），ＷＡＮＧ　Ｘｉａｏ－
ｍａｎ（王晓曼），ｅｔ　ａｌ．Ｂｉｏｇａｓ　Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ａｎｄ　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｉｎ
Ｍｅｄｉｕｍ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ａｎａｅｒｏｂｉｃ　Ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｓｕｎｆｌｏｗｅｒ
Ｐｌａｔｅ，Ｗｈｅａｔ　Ｓｔｒａｗａｎｄ　Ｂｅａｎ　Ｓｔｒａｗ［Ｊ］．Ａｃｔａ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｅ
Ｂｏｒｅａｌｉ－ｏｃｃｉｄｅｎｔａｌｉｓ　Ｓｉｎｉｃａ（西北农业学报），２００９，１８（６）：
３６１－３６４（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　ｗｉｔｈ　Ｅｎｇｌｉｓｈ　ａｂｓｔｒａｃｔ）．
［１０］　ＬＩＵ　Ｚｈａｎｇｕａｎｇ（刘战广），ＺＨＵ　Ｈｏｎｇｇｕａｎｇ（朱洪光），
ＷＡＮＧ　Ｂｉａｏ（王　彪），ｅｔ　ａｌ．Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｒａｔｉｏｓ　ｏｆ　ｍａｎｕｒｅ　ｔｏ
ｃｒｏｐ　ｏｎ　ｄｒｙ　ａｎａｅｒｏｂｉｃ　ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｂｉｏｇａｓ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ［Ｊ］．
Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＣＳＡＥ（农业工程学报），２００９，２５（４）：
２９６－２００（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　ｗｉｔｈ　Ｅｎｇｌｉｓｈ　ａｂｓｔｒａｃｔ）．
·４４１· 西　北　农　业　学　报 ２３卷