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效能稳定性的提升是猪粪废水厌氧消化（Anaerobic Digestion,AD）面临的关键性难题,为探析生物炭及铁改性生物炭一次性投加对不同胁迫条件下猪粪废水AD反应器性能、微生物群落结构等的持续影响,本研究以猪粪废水为发酵底物,进行了串联批次厌氧消化试验,向高本底酸浓度（5393.35 mg/L）的猪粪废水AD反应器中引入了3000、4500及6000 mg/L的氨氮负荷,模拟不同的氨胁迫条件,设置不外加添加剂的对照组及添加生物炭和铁改性生物炭的实验组（分别命名为3/4.5/6KB、3/4.5/6C、3/4.5/6Fe C）,采用理化分析探析碳材料的添加对猪粪废水厌氧消化运行效率及状态参数的影响;采用Modified Gompertz模型评价各反应器的产气动力学特征;并借助微生物多样性分析辨明不同反应器中出现产气性能差异的微生物机理。实验结果表明:（1）第一批次试验中,添加生物炭对三种胁迫程度下的产气性能均有积极作用,在3000 mg/L和4500 mg/L的氨氮浓度下,累计甲烷产率（CMY）和最大产甲烷速率(Rmax)分别提高了2.21%、7.10%和39.52%、41.84%,达到最大甲烷产率所需时间(tmax)及90%累积甲烷产率所需时间(T90)分别减少了3.17%、5.47%和16.39%、15.95%,但停滞期（λ）分别延长了84.16%、26.52%;在6000 mg/L的氨氮浓度下,产气动力学更快,Rmax提高了70.05%、λ缩短27.86%,但CMY与对照组无显著差异。相比之下,铁炭的添加将三个氨氮组的Rmax分别提高了4.02%、22.96%、102.03%,但迟滞期分别延长了84.16%、161.67%、43.83%,且对CMY没有显著提升作用。（2）连续批次运行中,添加生物炭对三个氨氮浓度下的产气性能仍有积极作用,相比于对照组,CMY和Rmax分别提高了6.09%～23.42%和8.51%～44.30%,甚至3000 mg/L及6000 mg/L时的CMY提升率分别比第一批次高18.95%、31.59%;消化时间方面,在3000 mg/L和4500 mg/L氨氮浓度下,相比于对照组,生物炭缩短了λ、tmax及T90,三者下降率分别在0.20%～33.73%、11.00%～16.51%、2.85%～18.45%;6000 mg/L氨氮浓度下,生物炭对消化时间没有积极作用。相比之下,氨氮浓度为3000 mg/L及4500 mg/L时,添加铁炭对反应器产气动力学的优化作用高于生物炭,相比于对照组,Rmax分别提高了11.05%、59.86%,λ、tmax及T90分别降低了42.93%～28.95%、25.52%～28.95%、17.87%～23.17%,同时CMY也提高了9.53%、16.17%;在6000 mg/L的氨氮浓度下,CMY提高了6.23%、λ降低了7.98%,但对Rmax及T90没有显著提升作用。（3）基于四阶段反应效率和过程稳定性,初步探析了添加碳材料对反应器产气性能的影响机理。从各反应器中的四阶段反应效率可以看出,不同胁迫下,酸化和产氢产乙酸阶段均受到抑制,而生物炭及铁炭能够缓解这种抑制作用。第一批次时,3C和4.5C组提高了反应器的四阶段反应效率,提升率分别为0.90%～25.25%、11.36%～15.09%,铁炭组及6C组均未观察到增强作用;但连续批次运行下,生物炭及铁炭均有效提高了四阶段反应效率,4500 mg/L氨氮浓度下,铁炭的提升效果优于生物炭;低、高氨氮浓度下,生物炭的提升效果优于铁炭。过程稳定性方面,生物炭及铁炭都对氨氮有一定吸附作用,有助于缓解系统氨抑制。所有实验组PA/TA均高于对照组,指示添加碳材料有助于提高系统稳定性。（4）结合Miseq高通量测序进一步探析了碳材料影响反应器产气性能的微生态机制。从微生物群落Beta多样性来看,炭添加剂会影响厌氧消化微生物群落组成及演替过程,其中铁炭带来的影响更大;从厌氧消化四阶段微生物的群落组成来看,生物炭/铁炭能够通过提高水解酸化细菌、产氢产乙酸细菌、产甲烷功能微生物的丰度来达到强化猪粪废水厌氧消化反应器性能的目的。生物炭主要通过提高水解酸化细菌总丰度（提升率为12.32%～34.39%）,提高产甲烷功能菌丰度来提升厌氧消化效率;铁炭主要通过提高纤维素降解菌（11.98%～204.68%）及产氢产乙酸细菌（0.58%～34.28%）丰度、优化产甲烷菌群结构来提高厌氧消化效率。本研究探析了铁改性生物炭对猪粪废水厌氧消化性能的提升效果,并探索了生物炭一次投加能否持续优化厌氧消化性能,同时辨明了生物炭提升厌氧消化性能的关键微生物,为猪粪废水厌氧消化性能提升提供一条成本低效果好的方式,对推动生物炭在厌氧消化领域的应用具有重要参考价值。