1绪论

秸秆是含有纤维素（cellulose）、半纤维素（hemicellulose）、木质素（lignin）等植物生物质的统称。纤维素是D-葡萄糖以β-1，4-糖苷键形成的多聚糖，平行排列成丝状不溶性微纤维结构，包括排列紧密的结晶区和松弛的无定形区，两者交错连接。半纤维素是主要由五碳糖和六碳糖构成的异质多聚糖，以木聚糖类、葡甘露聚糖类和半乳葡萄甘露聚糖类最为常见。木质素由苯丙烷结构通过碳碳键（C—C）或醚键（C—O—C）无规则连接而成。半纤维素与木质素共价结合构成了外围基质，将纤维素包裹在内部免于微生物的定植或水解酶的降解，降低了秸秆的生物可降解性[1]。

我国是农业大国，每年主要农作物秸秆（水稻、小麦和玉米等）产量巨大。现阶段秸秆除了部分用于牲畜饲料、粉碎还田、造纸板材和食用菌基料外，燃料和焚烧是主要去向[2，3]。更为重要的是，每年秸秆露天焚烧产生的烟尘、硫化物及氮氧化物等严重污染空气，易造成雾霾、酸雨等极端天气现象。因此，提高秸秆的资源化利用水平，在缓解我国环境压力、优化能源比例等方面具有重要意义。

Chandra等[4]在分析了秸秆的多种生物转化途径后，认为厌氧发酵产甲烷最具能量优势；而且沼气工程还可以获得沼渣沼肥，综合效益显著。典型的秸秆厌氧发酵体系包括水稻田、食草动物瘤胃、人工沼气反应器等。其是以秸秆为原料，在缺少氧、硝酸盐、硫酸盐、氧化态铁锰等无机电子受体条件下，通过水解、发酵产酸、产氢产乙酸阶段，最后生成二氧化碳和甲烷。厌氧发酵是一个混合菌群参与的多阶段过程：水解发生在秸秆固渣上，发酵产酸和产氢产乙酸发生在液相中；产甲烷主要包括了嗜氢型、嗜乙酸型及嗜甲基型，能够及时去除代谢中产生的氢和挥发性脂肪酸（VFAs），提高发酵效率。