近年来,农业秸秆和畜禽粪便的综合利用引起了各国广泛关注。固态沼气发酵相比液态发酵具有耗水量低、产气率高、沼渣处理成本低等优点,但对有机物的分解不够彻底;沼渣中残余的有机物含量虽高,但腐殖酸含量较低,通过好氧堆肥可提高腐殖酸含量,增加堆肥肥效,改善土壤品质;秸秆和粪便混合发酵可更好地平衡发酵基质的C/N比（碳氮比）,促进微生物生长;通过厌氧沼气发酵与沼渣好氧堆肥的有机结合可有助于自然界的碳循环,实现碳中和。因此,本课题以猪粪和稻秆为原料,在中温（35±1）℃条件下,采用单因素实验研究了不同因素对固态沼气发酵性能及沼渣好氧堆肥特性的影响,并结合微生物群落结构分析探讨了沼气发酵、腐殖酸形成以及氮素转化的机制。研究结果表明,C/N比、秸秆粒径和TS%（总固体含量）对固态厌氧发酵产生明显的影响。最佳发酵条件为:C/N比为27.5:1,秸秆粒径为0.85 mm,TS%为25%。在此条件下,微生物代谢旺盛,对木质纤维素降解能力强,产气性能优越,其中最高日产气量、累计产气量、池容产气率分别达到2200 m L、26304.50 m L和0.43 m~3/（m~3·d）;CH4（甲烷）含量高达64.88%;纤维素、半纤维素和木质素去除率分别为65.98%、62.59%和16.99%。沼渣好氧堆肥结果表明,0.75 L/min的通气量改善了堆体的理化性质,最适合微生物生长代谢,腐殖化过程较强,其中堆体VS%（挥发性固体含量）降解率为19.16%;腐殖酸含量高达100.89 mg/g;GI（种子发芽指数）为103.07%,C/N比降至13.40以及T值为0.52,腐熟效果最佳。在堆肥期间补充枯草芽孢杆菌有助于沼渣的矿化、腐殖化及腐熟,当枯草芽孢杆菌接种量为3%时,纤维素、半纤维素和木质素去除率最高,分别为49%、16.13%和19.35%;GI达到133.61%,C/N降至9.50以及T值为0.38,腐熟效果最好。当枯草芽孢杆菌接种量为0.5%时,最终腐殖酸含量值最高,为129.36 mg/g,固碳效果最好。为进一步改善固态发酵反应器运行稳定性以及处理能力,开展了生物炭对发酵性能的影响研究。在固态厌氧沼气发酵中,生物炭添加量为10 g/L时,明显促进了微生物生长繁殖;最高日产气量、累计产气量、池容产气率、CH4含量分别为2655 m L、38943.50 m L、0.52 m~3/（m~3·d）、74.56%;纤维素、半纤维素和木质素去除率分别为76.69%、85.03%和14.01%;沼气发酵过程中的主要中间代谢物乙酸和丙酸的降解率最高,分别为41.86%和45.75%。上述结果表明生物炭通过促进微生物生长,加快对木质纤维素和中间代谢物的降解,进而提高反应器产气性能。在沼渣堆肥中,生物炭添加量为15 g/L时,堆肥效果最佳,其中发酵结束后,TN（总氮）含量达到11.04 mg/g,相对CK（空白组）提高了23.35%,NH4+-N含量较低（0.23 mg/g）,NO3--N含量为0.41 mg/g,相对CK提高了52%,提高了堆体保氮性能,减少了养分损失;腐殖酸含量达到199.30 mg/g,加快了腐殖化过程;GI为146.95%,C/N比降至10.80,T值为0.41以及NH4+-N/NO3--N比值为0.56,提高了腐熟效果。通过对固态沼气发酵中微生物多样性分析,发现生物炭添加量为10 g/L时,在门水平上,与水解作用相关的细菌为各时期优势菌;与酸化相关的Synergistota在发酵中后期为优势菌门,表明在发酵前期产生的有机酸在逐渐地被降解利用。细菌群落的属水平分析结果表明,具有降解木质纤维素功能的微生物丰度随着发酵的进行逐渐升高,表明木质纤维素得到了较好的降解;可降解难降解物质（丙酸）的Syntrophobacter在发酵中后期丰度明显升高,说明在添加生物炭的反应器内更多丙酸被降解;Geobacter在发酵中后期被检测到,表明添加生物炭的反应器富集了与DIET（种间直接电子转移）相关的微生物。通过对产甲烷菌在种水平上的分析发现,Methanosarcina和Methanosaeta丰度随着发酵的进行显著升高,它们可通过DIET途径接受来自Geobacter的电子,将CO2还原为CH4,这证实了生物炭促进DIET的可能性。对沼渣好氧堆肥的微生物群落结构分析发现,生物炭添加量为15 g/L时,在门水平上的细菌群落中,具有降解大分子有机物能力的微生物为各时期优势菌门;与腐殖质形成有关的Actinobacteriota丰度在发酵后期显著增高,表明堆肥后期腐殖化过程较强烈,形成更多腐殖酸。从属水平上分析细菌群落发现,固氮弧菌（Azoarus）和硝化细菌（Pesudofulvimonas）丰度均逐渐升高,表明堆体氮的固定效果较好,更多NH4+-N转化为NO3--N,也提高了堆体的腐熟。