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摘 要：以作物秸秆为基质研究新型沼气技术，对于提高秸秆的资源化利用率和促进农村户用制沼工艺的可持续推广应用，均具有十分重要的意义。本文指出了户用秸秆沼气技术的发展现状，总结了发酵的关键工艺，包括秸秆原料的预处理和厌氧发酵的影响因素，对户用沼气池的推广应用具有一定的指导意义。
关键词：秸秆沼气；发展现状；预处理；影响因素
中图分类号：F323 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20151232039
资源和环境问题是人类在21世纪面临的最主要挑战。随着社会经济持续快速发展，我国能源需求量不断扩大。生物资源是可再生性资源，加大对生物质能的开发利用是缓解我国能源供应压力的有效途径之一。地球上每年通过光合作用固定的能量物质高达1.5×1011～2.0×1011t，这些生物质能是人类赖以生存的基本物质能源，而其中农作物秸秆占5.7×108t，是农业生产过程中含量最高的副产品。秸秆富含木质纤维素，也是重要的生物质能源，但这部分资源尚未得到充分的开发利用。随着世界人口迅速增长、矿产资源日渐枯竭，开发能高效转化纤维素类可再生资源的新型微生物技术；将工农业废弃物发酵，转化成人类急需的燃料、饲料甚至食品及藥物，补充不可再生资源的缺口，正成为一种新的发展趋势[1]。
随着我国社会主义新农村建设的推进，沼气作为高品位清洁能源，已成为新农村能源建设的重要内容。同时，秸秆制沼气还具有沼池建设成本低，发酵原料分布广，产气潜力大、周期长，综合效益好等优点，非常适合中国农村的发展。因此，发展农村户用秸秆沼气具有重要的意义。
1 户用秸秆沼气发展现状
20世纪90年代以后，随着社会主义新农村建设的推进和农业可持续发展战略的提出，农村户用秸秆沼气建设出现了发展契机。至2009年，中国户用沼气总产量已达到124亿m3，其热值相当于1900万t标准煤燃烧[2～3]。户用沼气发展已成为新农村建设的一个重要组成部分，但从全国区域范围看，户用秸秆制沼气技术尚未得到规模化的推广应用。其原因是多方面的：除了秸秆收集和储运体系不健全，秸秆的能量密度低，营养比例不均衡，含碳量高、含氮量低等限制因素外，更重要的一点是秸秆本身的生物学特性—其纤维素，半纤维素和木质素在结构上相互交织的复杂性，以及氢键、官能团的多样性，使得天然木质纤维素物理结构紧密，化学性质稳定，很难被微生物降解利用。这造成了秸秆在厌氧发酵水解阶段很难以被降解，导致后续反应无法进行，从而限制了能量的转化。
秸秆厌氧发酵是一个复杂的生物化学过程，微生物的代谢强弱与产气高效性密切相关，影响因素包括：温度，pH，接种菌群的数量、种类以及生物酶活性等。加上秸秆种类随耕作的周期变化，填出料过程中发酵环境的波动干扰，因此，农村沼气池制沼是一个动态的、需专业监测的项目。而在农村实际推广过程中因缺少专业技术人员的指导，推广效益不明显。
2 户用秸秆沼气技术的关键工艺
2.1 秸秆原料的预处理
通过秸秆预处理提高秸秆的产气率和利用率，已成为目前秸秆沼气利用研究的一种有效手段。
2.1.1 物理方法
常见的物理方法包括粉碎、磨碎、高压和高温蒸煮等。其目的是增加微生物与基质的接触面积，提高消化效率；或通过破坏秸秆木质纤维素的晶体结构，使其更易受到消化酶的攻击而水解。研究发现，稻草粉碎后的产气率能提高17%；通过高温处理的稻草，产气率也有提高。当温度从60℃上升到110℃时，其产气率提高了2.5%～7.5%，然而产气量并不是随着温度的上升而直线上升。通过辐射进行秸秆预处理是近年来报道较多的一项新技术。据报道，当辐射剂量超过2.0×107时，可以有效地破坏秸秆的细胞壁结构，从而提高秸秆产气率。
2.1.2 化学方法
化学处理法就是向秸秆中加入化学试剂，使其细胞壁结构和化学成分发生明显的变化，破坏秸秆中难被微生物分解的部分，亦能调节碳氮比。常用的方法主要有碱化、氨化和酸化等。
碱化技术就是用NaOH、KOH或Ca（OH）2等溶液浸泡秸秆或喷洒于秸秆表面，破坏纤维素、半纤维素和木质素之间的酯键；同时改变纤维物质的内部结构，使纤维素膨胀，从而提高消化率。杨懂艳[4]等人的研究显示：在玉米秸秆中添加NaOH溶液，当添加量达6%时，秸秆产气量显著上升，比未处理的秸秆提高了61.4%。酸化处理一般使用盐酸、硫酸、磷酸等化学试剂酸，其原理与碱处理大致相同。但由于成本较高，一般较少使用。
氨化技术就是用氨水或尿素处理秸秆，大致可以分为3种作用：碱化作用，氨为碱性，故可起到与上述碱化处理同样的效果；氨化作用，氨与秸秆中的有机物质发生反应，形成的铵盐是发酵过程中厌氧微生物的部分氮素来源；中和作用，可与秸秆中的潜在的有机酸结合，消除环境中的酸性，从而提高微生物的活性，增加秸秆产气量。
2.1.3 生物方法
物理和化学预处理技术都是借助外力改变秸秆的结构和成分，投入成本较高且易造成2次污染。而生物预处理是在人工控制的条件下，通过木质纤维素降解能力强的微生物，如某些细菌、放线菌、真菌等，对秸秆进行固态发酵，把木质纤维素预先降解成易于厌氧菌消化的简单物质的过程。
厌氧消化后的沼液富含酶和微生物，方文杰等[5]采用沼液对稻草进行堆沤预处理，然后对堆沤前后的稻草分别进行产气试验。实验结果表明：堆沤处理后稻草总产气量比处理前提高了3%～49.5%。但由于秸秆的堆沤处理周期较长，一定程度上影响了后续的秸秆供给，因此如何缩短堆沤时间，提高干物质消化率成为目前国内外研究的焦点。通过选择性培养或基因工程改造，筛选稳定性好、生长势高、酶活力强的菌种，已成为一种流行趋势。在堆沤过程中加入高效的木质纤维素降解菌，并摸索其适宜的发酵条件，包括含水量，温度，pH，碳氮比等，是强化秸秆预处理的有效方法。目前，科学研究者发现自然界中只有少数真菌具有较强的木质素分解能力，而白腐菌是最为重要的木质素降解菌。所以，当前研究主要集中于白腐菌和复合菌剂对秸秆预处理的效果[6]。例如，我国学者席北斗等[7]将解磷菌、变色栓菌、白腐菌、固氮菌以及康氏木霉按照一定比例，通过微生物间互利共生的原理配制成新型复合微生物菌剂。通过堆沤处理，他们发现堆料中纤维素、半纤维素和木质素的含量均有不同程度的降低，分别减少了47%、38%和42%，且缩短了发酵时间，产气效率大大提高。 2.1.4 物理-化学-生物方法混合预处理
物理-化学-生物混合预处理技术是生物质能源研究的新热点。通过物理法和化学法将秸秆的结构破坏，增加微生物与纤维素、半纤维素和木质素的接触面积，提高降解效率。这种混合预处理方法不仅降低了单一处理的成本，还拓宽了技术的使用范围。
2.2 厌氧发酵的影响因素
2.2.1 发酵原料对秸秆厌氧发酵的影响
厌氧微生物完成其新陈代谢需要足够的营养物质，主要包括碳源、氮源和无机盐等。因此，在发酵过程中我们通常需要添加一定的营养物质，以满足厌氧发酵菌群的需求。按营养成分可以分为富碳原料和富氮原料。碳主要用于组成微生物细胞结构，是厌氧消化微生物所需能量的重要来源，氮是微生物合成氨基酸的必需成分。所以控制原料中的碳氮比，是影响生物转化的重要因素。秸秆厌氧发酵中的碳源主要由生物质秸秆提供，但由于纤维素含量过高，碳氮比失衡，同时稻秆还存在产气速度慢，利用率不高，易浮料结壳等缺点，因此，在发酵体系中，常通过添加人、畜禽粪便和鱼塘污泥等高氮物质补充氮源。不仅可以解决户用沼气发酵秸秆不足的问题，还能调节沼池碳氮比，提高发酵效率。
近年来，国内外学者针对秸秆与畜禽粪便的混合发酵进行了大量研究。例如，Lehtom等发现当牛粪和秸秆按照3∶1混合时，产气量比牛粪和秸秆单独发酵时提高了17%～64%。Wang等[8]通过响应面曲线法对牛粪、鸡粪和玉米秸秆混合发酵进行了探索，发现当牛粪、鸡粪和秸秆的配比为1：2：1时，甲烷产气量能达到最大值。
2.2.2 温度对秸秆厌氧发酵的影响
温度是厌氧发酵过程的关键影响因素之一，对发酵效率、产气质量等有着重要影响。根据发酵温度，通常将厌氧发酵工艺分为常温发酵（10～30℃）、中温发酵（35～38℃）和高温发酵（51～53℃）。温度直接影响产甲烷菌的活性。通常情况下，在一定范围内，秸秆的产气率随温度升高而升高。王学涛等实验证明：在厌氧发生器中，温度每升高10℃，发酵速率就相应地增加1倍。但发酵的温度越高，反应器能耗也就越多。考虑到中国农村户用秸秆沼气池的普遍投入不高，不具备加热设施，全年池温主要维持在15～25℃。因此，在厌氧发酵菌的合适发酵温度摸索过程中，我们不仅要参考菌种性质、产气效率，还要兼顾投入成本，不能简单借鉴国内外厌氧发酵研究的所选温度35℃和55℃。
2.2.3 pH值对秸秆厌氧发酵的影响
pH是微生物代谢过程的重要影响因素。产甲烷菌位于厌氧消化食物链的最末端，是甲烷化过程的关键菌种，其对环境pH变化尤其敏感，其只能在pH值趋近中性的环境中，最适宜的pH值范围为6.6～7.4。在厌氧发酵中，虽然酸化阶段较低的pH值可以产生较多的丙酸，但pH低至一定值时，产甲烷菌为维持细胞内部的酸碱度处于中性范围，需要消耗额外的能量将细胞内的质子排出体外，这就导致甲烷化阶段的代谢速率减慢甚至产甲烷菌对环境的适应能力降低。厌氧消化中含氮有机物的分解代谢又会使体系中氨含量变多，pH值升高。厌氧体系中的pH值变化不仅受外界因素的影响，也与发酵体系内部有机物质和某些产物的增减密切相关。所以，在pH值体系建设过程中，我们除了考虑进料料液的pH值外，还要考虑发酵过程中各种中间产物之间的平衡。只有适宜的pH值，才是对秸秆厌氧发酵的重要保证。
2.2.4 接种物对秸秆厌氧发酵的影响
秸秆厌氧发酵是一个微生物代谢的过程，微生物的数量和丰富程度对发酵效果有着重要的影响。张蕾等人采用T-RFLP技术和克隆文库构建相结合的方法，对以秸秆为唯一原料的沼池消化液进行细菌和甲烷古菌的种群分析，发现水解与发酵性细菌种类十分丰富，分属于9个门，其中厚壁菌门（Firmicutes）、变形菌门（Proteobacteria）与拟杆菌门（Bacteroidetes）為优势种群；而甲烷古菌的种类明显要少于细菌，其中甲烷鬃菌属（Methanosaeta）为优势种群，相对丰度为69.2%～71.9%。Methanosaeta属于严格厌氧菌，通过氢气或甲酸盐，还原CO2生成甲烷。而在添加猪粪的混合消化液中，他们发现甲烷八叠球菌属（Methanosarcina）为优势种群种，相对丰度达到73.1%。通过分子生物学技术能充分解析沼气发酵微生物的群落结构与功能，为优化秸秆沼气发酵工艺提供了理论依据。
3 展 望
中国是农业大国，作为秸秆生物资源最为丰富的国家，在提倡发展绿色能源的大环境下，如何长期合理开发利用现有的秸秆资源是研究的热点。秸秆制备沼气是一个很好的发展方向。目前的相关研究多集中于秸秆的多元化预处理，包括物理、化学、生物方法以及物理-化学-生物混合预处理法。随着分子生物学技术的发展，厌氧发酵体系微生物群落的精确分析，高效工程菌株的构建，必将推动秸秆制沼的发展，为缓解我国的能源消费压力作出积极的贡献。
参考文献
[1] 赵荣乐.纤维素酶研究进展[J].喀什师范学院学报，2005，26（6）：51-54.
[2] Liu Y，Kuang Y Q，Huang N S，et al. Popularizing household scale biogas digesters for rural sustainable energy development and greenhouse gas mitigation[J].Renew Energ，2008，33（9）：2027-2035.
[3] 中国农村能源行业协会.中国沼气发展报告[R].北京，2009.
[4] 杨懂艳，李秀金，高志坚等.化学与生物预处理对玉米秸生物气产量影响的初步比较研究[J].农业工程学报，2003，19（5）：209-213.
[5] 方文杰，刘广青，康佳丽等.堆沤处理对稻草厌氧消化产气的影响[J].生态与农村环境学报，2007，23（4）：63-66.
[6] Beguin P， Aubert J P.The biological degradation of cellulose[J].Ferm Microbiol Rev，1994（13）：25-58.
[7] 席北斗，刘鸿亮，孟伟等.垃圾堆肥高效复合微生物菌剂的制备[J].环境科学研究，2003，16（2）：58-60.
[8] Wang X J，Yang G H，Li F，et al.， Response surface optimization of methane potentials in anaerobic co-digestion of multiple substrates： dairy，chicken manure and wheat straw.Waste Manage Res，2013，31（1） ：60-66.
关键词：秸秆沼气；发展现状；预处理；影响因素
中图分类号：F323 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20151232039
资源和环境问题是人类在21世纪面临的最主要挑战。随着社会经济持续快速发展，我国能源需求量不断扩大。生物资源是可再生性资源，加大对生物质能的开发利用是缓解我国能源供应压力的有效途径之一。地球上每年通过光合作用固定的能量物质高达1.5×1011～2.0×1011t，这些生物质能是人类赖以生存的基本物质能源，而其中农作物秸秆占5.7×108t，是农业生产过程中含量最高的副产品。秸秆富含木质纤维素，也是重要的生物质能源，但这部分资源尚未得到充分的开发利用。随着世界人口迅速增长、矿产资源日渐枯竭，开发能高效转化纤维素类可再生资源的新型微生物技术；将工农业废弃物发酵，转化成人类急需的燃料、饲料甚至食品及藥物，补充不可再生资源的缺口，正成为一种新的发展趋势[1]。
随着我国社会主义新农村建设的推进，沼气作为高品位清洁能源，已成为新农村能源建设的重要内容。同时，秸秆制沼气还具有沼池建设成本低，发酵原料分布广，产气潜力大、周期长，综合效益好等优点，非常适合中国农村的发展。因此，发展农村户用秸秆沼气具有重要的意义。
1 户用秸秆沼气发展现状
20世纪90年代以后，随着社会主义新农村建设的推进和农业可持续发展战略的提出，农村户用秸秆沼气建设出现了发展契机。至2009年，中国户用沼气总产量已达到124亿m3，其热值相当于1900万t标准煤燃烧[2～3]。户用沼气发展已成为新农村建设的一个重要组成部分，但从全国区域范围看，户用秸秆制沼气技术尚未得到规模化的推广应用。其原因是多方面的：除了秸秆收集和储运体系不健全，秸秆的能量密度低，营养比例不均衡，含碳量高、含氮量低等限制因素外，更重要的一点是秸秆本身的生物学特性—其纤维素，半纤维素和木质素在结构上相互交织的复杂性，以及氢键、官能团的多样性，使得天然木质纤维素物理结构紧密，化学性质稳定，很难被微生物降解利用。这造成了秸秆在厌氧发酵水解阶段很难以被降解，导致后续反应无法进行，从而限制了能量的转化。
秸秆厌氧发酵是一个复杂的生物化学过程，微生物的代谢强弱与产气高效性密切相关，影响因素包括：温度，pH，接种菌群的数量、种类以及生物酶活性等。加上秸秆种类随耕作的周期变化，填出料过程中发酵环境的波动干扰，因此，农村沼气池制沼是一个动态的、需专业监测的项目。而在农村实际推广过程中因缺少专业技术人员的指导，推广效益不明显。
2 户用秸秆沼气技术的关键工艺
2.1 秸秆原料的预处理
通过秸秆预处理提高秸秆的产气率和利用率，已成为目前秸秆沼气利用研究的一种有效手段。
2.1.1 物理方法
常见的物理方法包括粉碎、磨碎、高压和高温蒸煮等。其目的是增加微生物与基质的接触面积，提高消化效率；或通过破坏秸秆木质纤维素的晶体结构，使其更易受到消化酶的攻击而水解。研究发现，稻草粉碎后的产气率能提高17%；通过高温处理的稻草，产气率也有提高。当温度从60℃上升到110℃时，其产气率提高了2.5%～7.5%，然而产气量并不是随着温度的上升而直线上升。通过辐射进行秸秆预处理是近年来报道较多的一项新技术。据报道，当辐射剂量超过2.0×107时，可以有效地破坏秸秆的细胞壁结构，从而提高秸秆产气率。
2.1.2 化学方法
化学处理法就是向秸秆中加入化学试剂，使其细胞壁结构和化学成分发生明显的变化，破坏秸秆中难被微生物分解的部分，亦能调节碳氮比。常用的方法主要有碱化、氨化和酸化等。
碱化技术就是用NaOH、KOH或Ca（OH）2等溶液浸泡秸秆或喷洒于秸秆表面，破坏纤维素、半纤维素和木质素之间的酯键；同时改变纤维物质的内部结构，使纤维素膨胀，从而提高消化率。杨懂艳[4]等人的研究显示：在玉米秸秆中添加NaOH溶液，当添加量达6%时，秸秆产气量显著上升，比未处理的秸秆提高了61.4%。酸化处理一般使用盐酸、硫酸、磷酸等化学试剂酸，其原理与碱处理大致相同。但由于成本较高，一般较少使用。
氨化技术就是用氨水或尿素处理秸秆，大致可以分为3种作用：碱化作用，氨为碱性，故可起到与上述碱化处理同样的效果；氨化作用，氨与秸秆中的有机物质发生反应，形成的铵盐是发酵过程中厌氧微生物的部分氮素来源；中和作用，可与秸秆中的潜在的有机酸结合，消除环境中的酸性，从而提高微生物的活性，增加秸秆产气量。
2.1.3 生物方法
物理和化学预处理技术都是借助外力改变秸秆的结构和成分，投入成本较高且易造成2次污染。而生物预处理是在人工控制的条件下，通过木质纤维素降解能力强的微生物，如某些细菌、放线菌、真菌等，对秸秆进行固态发酵，把木质纤维素预先降解成易于厌氧菌消化的简单物质的过程。
厌氧消化后的沼液富含酶和微生物，方文杰等[5]采用沼液对稻草进行堆沤预处理，然后对堆沤前后的稻草分别进行产气试验。实验结果表明：堆沤处理后稻草总产气量比处理前提高了3%～49.5%。但由于秸秆的堆沤处理周期较长，一定程度上影响了后续的秸秆供给，因此如何缩短堆沤时间，提高干物质消化率成为目前国内外研究的焦点。通过选择性培养或基因工程改造，筛选稳定性好、生长势高、酶活力强的菌种，已成为一种流行趋势。在堆沤过程中加入高效的木质纤维素降解菌，并摸索其适宜的发酵条件，包括含水量，温度，pH，碳氮比等，是强化秸秆预处理的有效方法。目前，科学研究者发现自然界中只有少数真菌具有较强的木质素分解能力，而白腐菌是最为重要的木质素降解菌。所以，当前研究主要集中于白腐菌和复合菌剂对秸秆预处理的效果[6]。例如，我国学者席北斗等[7]将解磷菌、变色栓菌、白腐菌、固氮菌以及康氏木霉按照一定比例，通过微生物间互利共生的原理配制成新型复合微生物菌剂。通过堆沤处理，他们发现堆料中纤维素、半纤维素和木质素的含量均有不同程度的降低，分别减少了47%、38%和42%，且缩短了发酵时间，产气效率大大提高。 2.1.4 物理-化学-生物方法混合预处理
物理-化学-生物混合预处理技术是生物质能源研究的新热点。通过物理法和化学法将秸秆的结构破坏，增加微生物与纤维素、半纤维素和木质素的接触面积，提高降解效率。这种混合预处理方法不仅降低了单一处理的成本，还拓宽了技术的使用范围。
2.2 厌氧发酵的影响因素
2.2.1 发酵原料对秸秆厌氧发酵的影响
厌氧微生物完成其新陈代谢需要足够的营养物质，主要包括碳源、氮源和无机盐等。因此，在发酵过程中我们通常需要添加一定的营养物质，以满足厌氧发酵菌群的需求。按营养成分可以分为富碳原料和富氮原料。碳主要用于组成微生物细胞结构，是厌氧消化微生物所需能量的重要来源，氮是微生物合成氨基酸的必需成分。所以控制原料中的碳氮比，是影响生物转化的重要因素。秸秆厌氧发酵中的碳源主要由生物质秸秆提供，但由于纤维素含量过高，碳氮比失衡，同时稻秆还存在产气速度慢，利用率不高，易浮料结壳等缺点，因此，在发酵体系中，常通过添加人、畜禽粪便和鱼塘污泥等高氮物质补充氮源。不仅可以解决户用沼气发酵秸秆不足的问题，还能调节沼池碳氮比，提高发酵效率。
近年来，国内外学者针对秸秆与畜禽粪便的混合发酵进行了大量研究。例如，Lehtom等发现当牛粪和秸秆按照3∶1混合时，产气量比牛粪和秸秆单独发酵时提高了17%～64%。Wang等[8]通过响应面曲线法对牛粪、鸡粪和玉米秸秆混合发酵进行了探索，发现当牛粪、鸡粪和秸秆的配比为1：2：1时，甲烷产气量能达到最大值。
2.2.2 温度对秸秆厌氧发酵的影响
温度是厌氧发酵过程的关键影响因素之一，对发酵效率、产气质量等有着重要影响。根据发酵温度，通常将厌氧发酵工艺分为常温发酵（10～30℃）、中温发酵（35～38℃）和高温发酵（51～53℃）。温度直接影响产甲烷菌的活性。通常情况下，在一定范围内，秸秆的产气率随温度升高而升高。王学涛等实验证明：在厌氧发生器中，温度每升高10℃，发酵速率就相应地增加1倍。但发酵的温度越高，反应器能耗也就越多。考虑到中国农村户用秸秆沼气池的普遍投入不高，不具备加热设施，全年池温主要维持在15～25℃。因此，在厌氧发酵菌的合适发酵温度摸索过程中，我们不仅要参考菌种性质、产气效率，还要兼顾投入成本，不能简单借鉴国内外厌氧发酵研究的所选温度35℃和55℃。
2.2.3 pH值对秸秆厌氧发酵的影响
pH是微生物代谢过程的重要影响因素。产甲烷菌位于厌氧消化食物链的最末端，是甲烷化过程的关键菌种，其对环境pH变化尤其敏感，其只能在pH值趋近中性的环境中，最适宜的pH值范围为6.6～7.4。在厌氧发酵中，虽然酸化阶段较低的pH值可以产生较多的丙酸，但pH低至一定值时，产甲烷菌为维持细胞内部的酸碱度处于中性范围，需要消耗额外的能量将细胞内的质子排出体外，这就导致甲烷化阶段的代谢速率减慢甚至产甲烷菌对环境的适应能力降低。厌氧消化中含氮有机物的分解代谢又会使体系中氨含量变多，pH值升高。厌氧体系中的pH值变化不仅受外界因素的影响，也与发酵体系内部有机物质和某些产物的增减密切相关。所以，在pH值体系建设过程中，我们除了考虑进料料液的pH值外，还要考虑发酵过程中各种中间产物之间的平衡。只有适宜的pH值，才是对秸秆厌氧发酵的重要保证。
2.2.4 接种物对秸秆厌氧发酵的影响
秸秆厌氧发酵是一个微生物代谢的过程，微生物的数量和丰富程度对发酵效果有着重要的影响。张蕾等人采用T-RFLP技术和克隆文库构建相结合的方法，对以秸秆为唯一原料的沼池消化液进行细菌和甲烷古菌的种群分析，发现水解与发酵性细菌种类十分丰富，分属于9个门，其中厚壁菌门（Firmicutes）、变形菌门（Proteobacteria）与拟杆菌门（Bacteroidetes）為优势种群；而甲烷古菌的种类明显要少于细菌，其中甲烷鬃菌属（Methanosaeta）为优势种群，相对丰度为69.2%～71.9%。Methanosaeta属于严格厌氧菌，通过氢气或甲酸盐，还原CO2生成甲烷。而在添加猪粪的混合消化液中，他们发现甲烷八叠球菌属（Methanosarcina）为优势种群种，相对丰度达到73.1%。通过分子生物学技术能充分解析沼气发酵微生物的群落结构与功能，为优化秸秆沼气发酵工艺提供了理论依据。
3 展 望
中国是农业大国，作为秸秆生物资源最为丰富的国家，在提倡发展绿色能源的大环境下，如何长期合理开发利用现有的秸秆资源是研究的热点。秸秆制备沼气是一个很好的发展方向。目前的相关研究多集中于秸秆的多元化预处理，包括物理、化学、生物方法以及物理-化学-生物混合预处理法。随着分子生物学技术的发展，厌氧发酵体系微生物群落的精确分析，高效工程菌株的构建，必将推动秸秆制沼的发展，为缓解我国的能源消费压力作出积极的贡献。
参考文献
[1] 赵荣乐.纤维素酶研究进展[J].喀什师范学院学报，2005，26（6）：51-54.
[2] Liu Y，Kuang Y Q，Huang N S，et al. Popularizing household scale biogas digesters for rural sustainable energy development and greenhouse gas mitigation[J].Renew Energ，2008，33（9）：2027-2035.
[3] 中国农村能源行业协会.中国沼气发展报告[R].北京，2009.
[4] 杨懂艳，李秀金，高志坚等.化学与生物预处理对玉米秸生物气产量影响的初步比较研究[J].农业工程学报，2003，19（5）：209-213.
[5] 方文杰，刘广青，康佳丽等.堆沤处理对稻草厌氧消化产气的影响[J].生态与农村环境学报，2007，23（4）：63-66.
[6] Beguin P， Aubert J P.The biological degradation of cellulose[J].Ferm Microbiol Rev，1994（13）：25-58.
[7] 席北斗，刘鸿亮，孟伟等.垃圾堆肥高效复合微生物菌剂的制备[J].环境科学研究，2003，16（2）：58-60.
[8] Wang X J，Yang G H，Li F，et al.， Response surface optimization of methane potentials in anaerobic co-digestion of multiple substrates： dairy，chicken manure and wheat straw.Waste Manage Res，2013，31（1） ：60-66.