秸秆田间厌氧发酵技术既能把秸秆转化为清洁能源,又能改善土壤结构、消杀病虫害,具有良好的应用前景。碳氮比和接种物是影响厌氧发酵系统发酵进程和生物甲烷产率的重要因素。本研究以水稻秸秆为原料,利用自制的厌氧发酵装置模拟田间厌氧发酵产生物甲烷的条件,通过设置不同的碳氮比(15∶1、20∶1、25∶1、30∶1对照(53∶1))和引入不同的接种物(沼液、猪粪浸出液、沼液+猪粪浸出液、对照研究了不同处理下水稻秸秆厌氧发酵产生物甲烷、秸秆降解和微生物多样性及群落结构的变化,揭示了碳氮比(C/N)和接种物对水稻秸秆厌氧发酵产生物甲烷的作用与机制。本研究的主要结论如下:(1)添加尿素调节厌氧发酵体系C/N会影响水稻秸秆厌氧发酵产气进程、累积产气量、累积甲烷产量和秸秆降解。各理化参数峰值出现的时间、大小在不同处理之间均有差异。添加尿素调节C/N能够提高水稻秸秆厌氧发酵的产生物甲烷效率和促进秸秆降解,以C/N为20∶1处理的促进效果最好。C/N为25∶1的处理产甲烷峰值出现的最早,较对照早5 d出现,但以C/N为20∶1的产甲烷峰值最高,较对照提高了27.55%;C/N为20∶1的处理累积产气量(4235.00±41.93m L)和累积甲烷产量(1526.34±12.54m L)最高,相比对照组分别提高了30.78%和51.31%;20∶1处理对秸秆降解的效果最好,总降解率、纤维素降解率和半纤维素降解率分别达到了51.33%55.31%和53.05%。(2)接种物种类会影响水稻秸秆厌氧发酵产气进程、累积产气量、累积甲烷产量和秸秆降解,各理化参数峰值出现的时间、大小在不同处理之间均有差异。添加接种物能够提高水稻秸秆厌氧发酵产甲烷效率和促进水稻秸秆降解,以沼液处理的试验效果最好。其产甲烷峰值较对照提高了192.75%,停滞期缩短了10 d;累积产气量(4458.33±99.85 m L)和累积甲烷产量(2014.67±18.92 m L)最高,相比对照组分别提高了70.82%和122.93%;总降解率、纤维素降解率和半纤维素降解率分别达到了54.71%、42.20%和42.70%,相比对照组分别提高了80.56%、96.64%和42.14%。(3)添加接种物会显著提高各处理前中期细菌、古菌的丰度及多样性,各处理间不同时期细菌、古菌丰度及多样性差异较大。其中各处理细菌种类在门水平上无显著差异,均以拟杆菌门(Bacteroidetes)、变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和互养菌门(Synergistetes)为优势菌群,在属水平上各处理细菌种类较为丰富,优势菌属的种类及相对丰度差异较大;各处理的古菌在门水平上无显著差异,而在属水平上差异较大。对照组前中期以甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)为优势菌群,后期则以甲烷杆菌属(Methanobacterium)和甲烷螺菌属(Methanospirillum)为优势菌群,添加接种物的处理各时期均以H2/CO2营养型产甲烷菌为优势菌属。