厌氧发酵生产沼气、酶解糖化生产乙醇等生物转化技术是利用农作物秸秆的有效方法。但生产单一的能源产品会产生了许多的废液和废弃物,并且经济成本高。因此,在满足项目和市场需要的前提下,通过先生产乙醇后利用乙醇发酵废弃物生产甲烷,实现梯级联产技术,可以有效地提高能源利用率和降低成本,从而推动纤维原料的可持续发展。但由于玉米秸秆本身具备的紧密木质纤维素结构使其对酶水解具有较强的抗性,导致其生物转化和可利用价值降低。因此为了提高玉米秸秆的生物利用价值,必须要对玉米秸秆进行预处理、酶解、发酵优化实验。本研究以玉米秸秆为原料,以梯级能源高值化利用为目标,在单一制备乙醇和甲烷的技术路径中,通过先乙醇发酵后甲烷发酵的技术路径,实现梯级联产,最大程度利用秸秆生产生物能源。通过单因素实验和响应曲面法优化了最适宜的预处理条件,确定了适宜的纤维素酶添加量和酵母菌接种量,获得了较好的乙醇及甲烷发酵效果。结果表明:预处理的最优条件为Na OH浓度为2%,VS质量分数为11%,浸泡时间为60 h,还原糖含量为80.20 mg/g;纤维素酶的含量在8000 U的条件下,酶解转化率高,达到85.95%;酵母菌的含量按30%接菌（菌液浓度约为5.6×10~6个/m L）,乙醇产量最高,可达73.28mg/g;乙醇甲烷发酵实验组最大日产甲烷量是未预处理甲烷发酵实验组的3.32倍。乙醇甲烷发酵实验组达到最大日产甲烷量的时间较未预处理甲烷发酵实验组提前了4天。并且,乙醇甲烷发酵实验组较未预处理甲烷发酵实验组累计产甲烷量提高了4.15倍。