我国是产棉大国,棉秆资源非常丰富,利用棉秆发酵制取沼气是棉秆资源有效利用的途径之一。由于棉秆是一种木质化程度高、韧皮纤维丰富的硬秸秆,在沼气发酵过程中很难降解,影响了产气效率。为了提高棉秆的沼气发酵效率,有必要对棉秆原料进行预处理,同时筛选驯化活性较高的接种物进行沼气发酵。为此,本文对棉秆原料的生物预处理方法进行了研究,同时对接种物进行了驯化筛选,研究了不同预处理方法和不同接种物对棉秆沼气发酵的影响。由于微生物菌群在沼气发酵中起着关键性的作用,为此,本文对棉秆原料预处理后以及随后的沼气发酵过程中的群落结构进行了分析。本文获得的主要结果如下:(1)通过多代淘汰的方法,筛选了一组稳定高效的棉秆降解复合菌系—MEG复合菌系。将该菌系以12%的接种量接入棉秆,静置处理7 d后进行沼气发酵,其产气量较未经预处理的提高了25%。DGGE分析结果表明,生物预处理后棉秆沼气发酵系统的细菌群落结构多样性较未经预处理的丰富。(2)采用河底泥、臭水沟泥、工厂废水底泥、荷塘底泥、湖底泥等五种污泥混合后驯化的活性污泥可作为棉秆沼气发酵的有效接种物,其沼气发酵的日产气量和累积产气量均较单种污泥驯化的接种物高。(3)DGGE分析结果表明,棉秆经预处理后进行沼气发酵的过程中,细菌群落结构多样性随发酵时期而发生变化,并与沼气产气量和基质降解密切相关。本文研究结果为人工调控棉秆沼气发酵微生物、提高棉秆沼气发酵效率提供了一定的科学依据,并可为棉秆沼气发酵的实际应用提供科学指导。