煤炭学报

作者：郑春山, 赵呈才, 柳炳俊, 薛生, 杨洋, 周天尧, 张迅, 王俊煜,

关键词：降解功能菌, 产甲烷代谢, 代谢通路, 非靶向代谢组, 产甲烷潜力,

在煤层中添加营养物质(有机氮源为主)通常能够激发原有微生物产甲烷潜力，然而向4种不同挥发分的烟煤(PS (潘集三矿) 37.50%；ZJ (张集矿) 33.02%；QN (祁南矿) 25.19%；ZZ (朱庄矿) 14.01%)中添加营养物质未见明显甲烷生成，故在第30天向所有样本中各添加1 mL产气荚膜梭菌和枯草芽孢杆菌，分析了各烟煤产甲烷潜力变化规律，探究了产甲烷过程中古菌、细菌等微生物组成结构演变过程，并通过非靶向代谢组学分析，揭示了芽孢杆菌菌群作用下煤中含碳化合物降解的显著性差异代谢物变化规律。结果表明，芽孢杆菌激发作用下甲烷产量显著增加，在第54天甲烷产量峰值为PS (145.222 μmol/g)、ZJ (127.556 μmol/g)、QN (116.314 μmol/g)、ZZ(84.105 μmol/g)。自T1至T2时期(T1为仅添加营养物质培养30 d，T2为添加降解菌后培养30 d)，各培养组古菌Shannon多样性指数显著减小，产甲烷菌属Methanosarcina (39.74%～87.48%)、Methanoculleus (0.84%～18.72%)和Methanomassiliicoccus (2.44%～12.49%)成为古菌优势菌种，含量占比大幅增加。而细菌的Shannon多样性指数显著增加 (PS：由(4.17±0.19)到(7.35±0.11)；ZJ：由(4.72±0.17)到(7.35±0.07)；QN：由(4.48±0.21)到(6.29±0.10)；ZZ：由(5.58±0.07)到(6.57±0.07)。基于KEGG代谢通路及非靶向代谢组学分析，4组样本中产甲烷代谢功能基因相对丰度大幅度增加(PS：由8.79%到35.61%；ZJ：由5.56%到31.67%；QN：由7.54%到31.35%；ZZ：由8.45%到27.23%)，其中氢营养型(E23.1.101、E1.2.7.12)与甲胺营养型(E2.1.1.248)相对丰度较高。差异代谢物主要包括苯环、杂环和脂肪族3类化合物，功能菌的添加加速了这3类化合物的降解，为产甲烷古菌类群提供可利用底物，强化了微生物对烟煤的产气能力。

来源：2025年第7期

《煤炭学报》期刊编辑部

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