发酵法生物制氢技术以其具有能源和环保的双重功效，已经成为环境生物技术领域的研究热点之一。但是该技术在利用木质纤维素这类复杂生物质发酵产氢时普遍存在产氢菌种筛选、培养方式简单和产氢能力不高等难题。针对目前发酵法生物制氢技术工业化进程中存在的问题，本研究进行了降解纤维素产氢细菌的分离筛选。结合混合菌群协同作用原理，构建高效的降解纤维素产氢复合菌群，并通过间歇培养条件优化试验探讨复合菌群协同降解纤维素发酵产氢的特性和机制，为生物制氢工业化进程提供了试验基础和理论依据。　　以LM-1和微晶纤维素（MCC）培养基与改进Hungater厌氧技术，从连续流搅拌槽式生物制氢反应器（CSTR）中分离得到125株发酵产氢细菌。通过进一步的筛选，获得一株高效降解纤维素产氢细菌X9和一株高效产乙醇发酵产氢细菌B2。通过对菌株X9的形态结构特征、生理生化、16SrDNA序列测定和系统发育学分析，表明菌株X9是一个新属，NCBI注册号为EU434651。菌株B2的16SrDNA鉴定结果表明其为哈尔滨产乙醇杆菌属（Ethanoligenensharbinense）的一个新种，NCBI注册号为EU639425。对菌株X9生长特性和培养条件影响因素进行了优化实验分析，得出X9最佳培养碳源为复合碳源葡萄糖和MCC（2：1，15.0g/L），氮源为复合氮源酵母粉、蛋白胨和牛肉膏（1：1：1，6.0g/L），培养温度40℃，初始pH6.5，L-半胱氨酸0.5g/L，C/N2.5，维生素液和微量元素液各1.0％，震荡强度（摇床转速）100rpm，培养时间（菌龄）25h。此条件培养的种子菌株X9降解纤维素产氢的最大产氢率可达4.9mmol/g。　　以混合培养微生物互惠共生和共代谢原则，通过菌种复配优选试验构建了一组高效降解纤维素产氢复合菌群X9＋B2。对影响复合菌群产氢主要控制因素的作用机理进行了系统研究和优化实验分析，结果表明以MCC为底物的优化条件为：接种量6%，接种比例1：1，同时接种，初始pH6，底物浓度12g/L，培养时间40h，C/N4，L-半胱氨酸0.7g/L，Ca2+浓度0.1g/L，Fe2+浓度0.3g/L，微量元素液0.9%和维生素液0.7%。复合菌群采用变温调速产氢操作方式，即在初始温度37℃运行8h后逐步升温到40℃维持3h，初始摇床转速90rpm运行20h时逐步提速到130rpm。此条件复合菌群获得的最大产氢率为10.4mmol/g，是单一菌株X9最大产氢率4.8mmol/g的2.2倍。当以羧甲基纤维素钠（CMC）为底物时，复合菌群获得的最大产氢率为6.9mmol/g，是单一菌株X9最大产氢率3.0mmol/g的2.3倍。通过复合菌群在连续继代培养和其第10、20、40、60、80、100和120代培养发酵产氢稳定性试验分析，各代之间没有明显的差异，最大差异不超过5%，表现出较好的功能和性质稳定性。　　选择酸化汽爆、酸、碱和氨水4种预处理方法对玉米秸秆进行预处理，复合菌群以处理后的玉米秸秆为底物进行发酵产氢试验的结果表明，酸化汽爆预处理玉米秸秆的产氢能力最高。对影响酸化汽爆预处理效果主要因素的作用机制进行系统研究和优化实验分析，其最佳条件为：温度121℃，压力0.1MPa，维压时间2h，酸浸浓度1.0%，粒径50目和固液比1：10，在此条件下复合菌群达到的最大产氢率为8.7mmol/g。基于对利用玉米秸秆预处理产物发酵产氢能力的分析，提出对玉米秸秆采用酸化汽爆预处理两段式发酵产氢操作方法，即预处理玉米秸秆固体采用复合菌群发酵产氢，而预处理分离液采用单一菌株X9发酵产氢的方式，此操作条件下综合利用玉米秸秆发酵产氢获得的最大产氢能力为8.12mmol/g-秸秆。　　通过复合菌群协同降解纤维素发酵产氢试验分析，认为主要存在三方面的协同作用机制，即生态学中微生物互惠共生和生态位互补机制、耦合代谢和共发酵机制、酶活性反馈抑制消除效应机制。