全 文 ：湖 北 农 业 科 学 2014 年
收稿日期：2013－12－11
基金项目：云南省科技条件平台建设项目（2010DH012）
作者简介：刘静辉（1985－），女，河南鹤壁人，硕士研究生，主要从事生物质能与环境工程研究，（电话）18387190868（电子信箱）
smileoffortune＠sina．cn；通讯作者，刘士清（1964－），男，云南江川人，副教授，硕士生导师，主要从事生物质能的研究与开发利用工作。
野艾蒿产沼气潜力的试验研究
刘静辉，张无敌，尹 芳，柳 静，赵兴玲，刘士清，许 玲，陈玉保，杨 红
（云南师范大学，昆明 650092）
摘要：以野艾蒿为发酵原料，在恒温 30 ℃下进行批量式沼气发酵试验，探讨野艾蒿的产沼气潜力。为其资
源化利用提供新的途径。 结果表明，野艾蒿发酵的总固体、挥发性固体产气潜力分别为 349、376 mL/g，野
艾蒿是一种很好的沼气发酵的原料。
关键词：野艾蒿；沼气发酵；产气潜力
中图分类号：S216 文献标识码：A 文章编号：0439－8114（2014）21－5148-03
DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2014.21.024
Biogas Production Potential of Artemisia lavandulaefolia DC．
LIU Jing－hui，ZHANG Wi－di，YIN Fang，LIU Jing，ZHAO Xing－ling，LIU Shi－qing，XU Ling，
CHEN Yu－bao，YANG Hong
（Yunnan Normal University， Yunnan 650092， China）
Abstract： Artemisia lavandulaefolia DC． was used and a bath of fermentation experiments were carried out at 30 ℃ to study
the biogas production potential of Artemisia lavandulaefolia DC． In the fermentation of Artemisia lavandulaefolia DC．， TS and
VS potential of biogas production from Artemisia lavandulaefolia DC． were 349 mL/g TS and 376 mL/g VS， respectively．
Artemisia lavandulaefolia DC． is a kind of good raw materials of biogas fermentation. It will provide a new way to use
Artemisia lavandulaefolia DC． as a resource of biogas．
Key words： Artemisia lavandulaefolia DC； Biogas fermentation； Biogas production potential
melanosomes and melanin and the evolution of black skin ［J］．
Journal of Theoretical Biology， 2001， 211（2）： 101－113．
［4］ NOSANCHUK J D ， CASADEVALL A． The contribution of
melanin to microbial pathogenesis ［J］． Cellular Microbiology，
2003， 5（4）： 203－223．
［5］ 李建波，宋 欣，曲音波．产胞外黑色素菌株的筛选［J］．微生物学
通报，2004，31（1）：50－54．
［6］ 王戈林，宁 华， 沈 萍．酪氨酸酶基因工程菌产黑色素的发酵
条件研究［J］．中国医药工业杂志，1999，30（4）：150－154．
［7］ Shirling E B， Gottlieb D． Methods for characterization of
Streptomyces species［J］．International journal of systematic bac-
teriology． 1966，16（3）： 313－340．
［8］ 陈天涛．微生物培养基的制造与应用［M］．第一版．北京：中国农
业出版社，1995.
［9］ 徐 磊，王长海．短梗霉黑色素的提取及其理化性质的研究［J］．
食品科学，2006，27（8）：122－125．
［10］ 郑晨娜，方柏山，罗菊香，等．链霉菌 G－HD－4 产黑色素的提取
及理化性质［J］．华侨大学学报，2009，30（3）：292－296．
［11］ 赵 斌，何绍江．微生物学实验［M］．北京：科学出版社，2004．
［12］ JOHN D B． Nonstaining （KOH） Method for Determination of
Gram Reactions of Marine Bacteria［J］． Applied and environ-
mental microbiology． 1982，10： 992－993．
［13］ 吴志红，汪天虹，黄 伟，等 ．简单易行的丝状真菌 DNA 提取
法［J］．菌物系统， 2001，20（4）：575－577．
［14］ 倪丽娜．一株高产黑色素细菌的分离及鉴定［J］．微生物学通报，
2004，31（1）：55－59．
［15］ DUCK H P， JEOM S K， SOON W K， et al． Streptomyces
luridiscabiei sp． nov．， Streptomyces puniciscabiei sp． nov． and
Streptomyces niveiscabiei sp． nov．， which cause potato common
scab disease in Korea ［J］． International Journal of Systematic
and Evolutionary Microbiology． 2003（53）：2049－2054．
（责任编辑 张 毅）
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第 53卷第 21期
2014年 11月
湖北农业科学
Hubei Agricultural Sciences
Vol． 53 No.21
Nov.，2014
第 21 期
野艾蒿（Artemisia lavandulaefolia DC．）为菊科蒿
属多年生草本植物，植株具有浓烈芳香气味，在我
国分布甚广，分布于东北、华北、华东、西南各省区。
尤其在云南省有较丰富的资源，主要分布于路旁、荒
野、林缘、山坡、田边路旁、灌丛及河湖滨草地均有
生长。 野艾蒿可入药作艾篙（Artemisia argyi）的代用
品［1］，有散寒、祛湿、温经、止血等作用。 其在临床上
应用于胆囊炎、肝硬化、口腔炎、发热等疾病的治
疗［2，3］，且其挥发油对一些病菌的生长具有明显的抑
制作用，如玉米纹枯病菌和水稻稻瘟病菌［4］。目前我
国对野艾蒿的利用主要集中在中药材使用上，近年
来有关野艾蒿精油提取的报道在逐年增加。 在云南
对于野艾蒿的利用仅限于作为药方配方和端午节的
芳香吉祥植物使用，农民一般在庭院中零星种植将其
作为馨香植物或视为杂草除之，目前对于野艾蒿在
沼气发酵方面资源的开发利用尚未见报道， 因此对
野艾蒿的产沼气潜力进行研究使其能开发利用，进
一步实现对云南省野艾蒿植物资源的高效利用。
1 材料与方法
1．1 材料
发酵原料为野艾蒿，来源于云南大理。 野艾蒿
的 TS（总固体含量）为 50．48％，VS（挥发性固体含
量）为 89．26％。 接种物为本实验室长期驯化的混合
厌氧活性污泥，其 TS为 9．18％，VS为 74．99％。
1．2 试验装置
本试验沼气发酵装置为实验室自制装置见图 1。
1．3 试验设计
为了使原料与接种物混合均匀，将野艾蒿切碎
成小于 2 cm的小段。 试验设置试验组和对照组，每
组设置 3 个平行。 料液的配比如下：试验组，120 mL
接种物，25．72 g 野艾蒿， 去离子水定容至 400 mL；
对照组：120 mL 接种物， 去离子水定容至 400 mL。
采用自动控温装置恒温 30 ℃下厌氧发酵，每天定时
记录产气量及火焰颜色。
1．4 测定方法
本研究采用常规分析法测定发酵原料 （野艾
蒿）、接种物（沼气发酵活性污泥）以及料液发酵前
后的 TS、VS、pH。
1）产气情况记录。 本试验采用排水法收集沼
气， 从发酵启动的第 2 天开始每天定时统计瓶中
所收集水的体积。 沼气中甲烷的含量根据火焰的
颜色通过与火焰比色卡（火焰颜色比色卡法 ［5］）比
较来确定。
2）TS、VS的测定［6］。将样品在（105±2）℃下烘至
恒重，计算样品除水分后干物质的质量分数即为总
固体含量，以 TS表示。 将上述测定后恒重的总固体
在（550±20） ℃下烧至恒重，计算挥发性物质的质量
分数即为 VS。
3）pH的测定。采用 5．7～8．5的精密 pH试纸测定。
2 结果与分析
2．1 产气量分析
2．1．1 日产气量 每天记录野艾蒿的产气量，得出
了产气量与发酵时间的规律（图 2）。由图 2 可知，野
艾蒿试验启动很快，第 1 天产气量就达到 90 mL，但
不可连续燃烧；到第 2 天时，产气量达到 350 mL，由
于里面 CO2含量较高，仍不能连续燃烧。 第 3～8 天
产气量逐渐减少，处于酸化阶段，此时甲烷含量逐
渐升高，火焰呈蓝色。 从第 9 天开始产气量逐步上
升，在第 16天达到产气量最大值，产气量为 430 mL，
此时，点燃火焰颜色为黄色，甲烷含量达 70％。第 16
天后产气量逐渐下降，第 17～38 天平均日产气量为
110 mL，仍处于产气旺盛阶段，点燃火焰颜色为黄
色，甲烷含量达 70％。 第 39～43 天产气逐渐下降，直
至停止产气。
2．1．2 累计产气量 将图 2 的数据进行整理，按每
4 d进行一次产气量的累计，结果见表 1。 由表 1可
知，对于野艾蒿发酵的起始阶段，发酵体系迅速产
气，前 4 天产气量达 645 mL。第 5～12 天处于酸化阶
段，产气量逐渐减少，仅为 425 mL。酸化产生的有机
酸被产甲烷菌利用，pH逐渐升高， 进入产气旺盛阶
图 2 野艾蒿日产气量变化曲线
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43
发酵时间//d
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
日
产
气
量
//m
l
1．温控装置；2．水槽；3．发酵瓶；4．集气瓶；5．计量瓶
图 1 沼气发酵试验装置
1
2
3
4
5
刘静辉等：野艾蒿产沼气潜力的试验研究 5149
湖 北 农 业 科 学 2014 年
段，从第 12天后产气量明显增加。 整个发酵过程产
气的主要阶段集中在第 1～36 天， 而最快的产气阶
段是在第 12～20天，总产气量为 4 360 mL。
2．2 发酵前后 TS、VS、pH变化
发酵前后测量发酵液的 TS、VS、pH 变化结果见
表 2。由表 2可知，试验组发酵前后的 TS和 VS都有
明显降低， 总固体、 挥发性固体的降解率分别达
30．92％、11．14％， 而对照组发酵前后的总固体和挥
发性固体降解率较小，与实际试验产气规律是相符
合，对照组几乎不产气。 发酵前后，试验组和对照组
的 pH都在正常范围内。
2．3 产气潜力分析
2．3．1 野艾蒿产气潜力 通过野艾蒿的总固体、挥
发性固体及产气量，可以计算出原料的总固体和挥
发性固体产气潜力及原料产气潜力。 野艾蒿产气潜
力见表 3。
2．3．2 不同发酵原料的产气潜力 为进一步评价
野艾蒿的产气潜力，对发酵温度 30 ℃下各类植物性
发酵原料总固体产气潜力进行了统计（表 4）。 野艾
蒿的总固体产气潜力明显高于大多数的植物性原
料，最高是野菠菜的 2．64 倍；其总固体产气潜力仅
小于香根草、水葫芦，最小是水葫芦的 0．54倍。这是
因为香根草、水葫芦所含有机物较高，故总固体产
气潜力较高。 而与物质结构组成较相似的其他植物
性原料相比，野艾蒿 TS产气潜力具有明显优势。
3 结论
1）以野艾蒿为发酵原料，在 30 ℃下进行批量式
沼气发酵试验，其总固体、挥发性固体产气潜力分
别为 349、376 mL ／ g，该研究为表明野艾蒿是一种很
好的沼气发酵的原料。
2）野艾蒿与其他的植物性原料的产气潜力进
行比较，野艾蒿的产生潜力除小于香根草、水葫芦
等原料外，其挥发性固体产气潜力明显高于其他的
植物性原料，是其他原料的 1．31～2．64倍。 野艾蒿作
为发酵原料显现出明显优势。 该试验结果为野艾蒿
的后续利用提供了理论依据，也提供了新的资源化
利用途径。
参考文献：
［1］ 吉林省中医中药研究所，长白山植物药志［M］．长春：吉林人民
出版社，1982．
［2］ 王登奎，吴 刚，程向晖，等．野艾篙中氨基酸、维生素、微量元素
的含量分析［J］．中成药，2006，28（11）：1658－1660．
［3］ CHA JD，KIM Y H，KIM J Y． Essential oil and l，8－cineole
from Artemisia lavandulaefolia induees aPoptosisin KB cells via
Mitoehondrial Stress and casPase activ ation［J］． Food Sei·Bio-
teehnol， 2010， 19（l）：185－191．
［4］ 顾静文，刘立鼎，等．艾篙和野艾篙精油的化学成分［J］．江西科
学，1998，16（4）：273－275．
［5］ 江蕴华，余晓华．利用火焰颜色判断沼气中甲烷含量［J］．中国沼
气，1983（3）：28．
［6］ 张无敌，宋洪川，尹 芳，等．沼气发酵与综合利用［M］．昆明：云
南科技出版社，2003．
［7］ 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．
［8］ 郑 敏．聚合草厌氧发酵特性和产气潜力的研究［D］．咸阳：西北
农林科技大学，2010．
［9］ 胡晓明，张建萍，张无敌，等 ．香根草中温发酵产沼气的试验研
究［J］．科技信息，2008（27）：8－9．
［10］ 查国君，曾国揆，张无敌，等 ．水葫芦发酵产气潜力的试验研
究［J］．能源工程，2006（6）：50－51．
［11］ 张无敌．恶性有毒杂草紫茎泽兰的利用［J］．云南林业科技，1996
（1）：78－81．
［12］ 邵艳秋，邱 凌．野菠菜厌氧发酵产气潜力［J］．西北农林学报，
2011，20（1）：190－193．
［13］ 杨 红，马 煜，张无敌，等．康乃馨秸秆发酵产沼气潜力的试
验研究［J］．2011，云南师范大学学报 （自然科学版 ），31（增刊
2）：81－84．
［14］ 张建鸿，杨 红，郭德芳，等．不同温度下滇池蓝藻沼气发酵的
试验研究［J］．云南师范大学学报（自然科学版），2013，33（3）：
17－21．
表 2 野艾蒿发酵前后 TS、VS、pH 的变化
处 理
试验组
对照组
TS//%
6.63
3.02
VS//%
84.98
70.56
pH
7.0
7.0
TS//%
4.58
2.55
VS//%
75.51
65.87
pH
7.0
7.0
发酵前 发酵后
表 3 野艾蒿沼气发酵总固体、挥发性固体和原料产气率
处理
试验组
TS 产气率
mL/（g·TS）
349
VS 产气率
mL/g·VS
376
原料产气率
mL/g
170
表 4 不同发酵原料的产气潜力
发酵原料
野艾蒿
互米花草
聚合草
香根草
水葫芦
紫茎泽兰
野菠菜
康乃馨秸秆
滇池蓝藻
总固体产气率
mL/（g·TS）
349
200
252
417
643
243
132
266
235
参考
文献
－
［7］
［8］
［9］
［10］
［11］
［12］
［13］
［14］
野艾蒿与其他发酵原料
总固体产气潜力的比值
1.00
1.74
1.38
0.84
0.54
1.44
2.64
1.31
1.47
表 1 野艾蒿累积产气量 （单位：mL）
处理
试验组
对照组
4 d
645
60
8 d
825
100
12 d
1 070
160
16 d
1 870
160
20 d
2 590
160
24 d
2 930
160
28 d
3 200
160
32 d
3 530
160
36 d
3 920
160
40 d
4 300
160
42 d
4 360
160
（责任编辑 张 毅）
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