1緒論

秸稈是含有纖維素（cellulose）、半纖維素（hemicellulose）、木質素（lignin）等植物生物質的統稱。纖維素是D-葡萄糖以β-1，4-糖苷鍵形成的多聚糖，平行排列成絲狀不溶性微纖維結構，包括排列緊密的結晶區和松弛的無定形區，兩者交錯連接。半纖維素是主要由五碳糖和六碳糖構成的異質多聚糖，以木聚糖類、葡甘露聚糖類和半乳葡萄甘露聚糖類最為常見。木質素由苯丙烷結構通過碳碳鍵（C—C）或醚鍵（C—O—C）無規則連接而成。半纖維素與木質素共價結合構成了外圍基質，將纖維素包裹在內部免于微生物的定植或水解酶的降解，降低了秸稈的生物可降解性[1]。

我國是農業大國，每年主要農作物秸稈（水稻、小麥和玉米等）產量巨大。現階段秸稈除了部分用于牲畜飼料、粉碎還田、造紙板材和食用菌基料外，燃料和焚燒是主要去向[2，3]。更為重要的是，每年秸稈露天焚燒產生的煙塵、硫化物及氮氧化物等嚴重污染空氣，易造成霧霾、酸雨等極端天氣現象。因此，提高秸稈的資源化利用水平，在緩解我國環境壓力、優化能源比例等方面具有重要意義。

Chandra等[4]在分析了秸稈的多種生物轉化途徑后，認為厭氧發酵產甲烷最具能量優勢；而且沼氣工程還可以獲得沼渣沼肥，綜合效益顯著。典型的秸稈厭氧發酵體系包括水稻田、食草動物瘤胃、人工沼氣反應器等。其是以秸稈為原料，在缺少氧、硝酸鹽、硫酸鹽、氧化態鐵錳等無機電子受體條件下，通過水解、發酵產酸、產氫產乙酸階段，最后生成二氧化碳和甲烷。厭氧發酵是一個混合菌群參與的多階段過程：水解發生在秸稈固渣上，發酵產酸和產氫產乙酸發生在液相中；產甲烷主要包括了嗜氫型、嗜乙酸型及嗜甲基型，能夠及時去除代謝中產生的氫和揮發性脂肪酸（VFAs），提高發酵效率。