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化石燃料的枯竭和其燃烧产生的大量温室气体的排放,极大地激发了人们开发新型清洁能源的兴趣。从太阳辐射、风和水中获取能量的方式目前正面临一些技术性的挑战,尤其是其可用性的不确定和储备的不足。此外,能源安全加速了从廉价生物质提炼生物燃油技术的发展,并且生物能源的利用不会显著改变当前能源利用的基础设施和技术。木质纤维素类生物质包括农业残余物、能源作物等是生产生物燃料（生物乙醇、沼气和生物油）的重要资源,其可以显著减少对化石燃料的依赖以及其产生的环境问题,提高能源安全和环境质量。然而,利用木质纤维素类生物质生产生物燃料的主要挑战是其固有的抗性结构和复杂的化学成分,使得水解和转化具有很大的难度。因此,需要合适的预处理去瓦解木质纤维素天然的物理化学屏障,提高木质纤维素的可及性,其被认为是提升厌氧消化产沼气和乙醇发酵性能的关键步骤。因此本文采用水热法对水稻秸秆进行预处理,探究了水热预处理后的水稻秸秆转化沼气和乙醇的性能,并进一步对水热预处理的适用性进行了比较。主要研究结果如下:（1）水热预处理温度对水稻秸秆的组分和结构具有显著的影响,尤其是高温条件下,促进了不溶性组分向可溶性组分的转化。所有处理组的纤维素回收率均大于90%;HPRS中半纤维素的含量和整体回收率随着预处理温度的升高不断的较低,210℃时固体部分的半纤维素含量仅为0.4%;预处理温度对木质素的影响不显著;预处理液中可溶性组分的含量随着预处理温度的升高不断增加,HPRS-210中甲酸和乙酸的总量达到了1773.0 mg/L,糠醛的产生量为98.5 mg/L（2.3 mg/g TS）,未检测到5-羟甲基糠醛的产生;随预处理温度的增加,HPRS表面破坏程度增加,粒径减小,均质性增加。（2）在HPRS的全浆厌氧消化中,虽然HPRS-90和HPRS-180获得了最大的累积沼气产量306.6 mL/g TS,但是相比于UPRS只有3%的提升;HPRS-210的累积沼气产量仅为208.5 mL/g TS,和UPRS相比减少了30%,并且其T90延长至44 d,表明此时厌氧消化系统发生了严重的抑制作用。通过提升有机负荷,系统出现了更严重的酸化,并且沼气产量明显降低,尤其是在较高的预处理温度下,由此表明可溶性组分是影响厌氧消化系统的主要因素;通过Pearson相关性分析可知,甲烷产量与可溶性组分,包括可溶性碳水化合物、甲酸和糠醛等之间呈现负相关关系。水热预处理,尤其是在较高的温度下,并不能提升厌氧消化性能,低温水热预处理有待进一步的研究。（3）在HPRS的全浆乙醇发酵中,在较高的预处理温度下,乙醇发酵性能得到明显提升。当预处理温度低于150℃时（包括150℃）,HPRS的乙醇浓度和乙醇转化率和UPRS相比并未产生明显的差距;然而,HPRS-180和HPRS-210的乙醇转化率明显增加,尤其是HPRS-210,在35 g TS/L和50 g TS/L的基质浓度下,其乙醇产量分别达到了187.0 g/kg TS和191.3 g/kg TS。通过不同基质负荷浓度下的乙醇发酵性能可知,预处理液中的可溶性组分并没有对乙醇发酵产生影响。因此,推荐相对较高的温度用于秸秆乙醇发酵的预处理。（4）通过Modified Gompertz模型分析可知,高温预处理时,厌氧消化产气出现了明显的延迟;而相反的是,乙醇发酵过程中乙醇产率和产生速率均具有明显的提升;对于可溶性组分而言,其对厌氧消化系统的影响明显高于乙醇发酵,说明水热预处理后的全浆更适合用于乙醇转化;从经济评估可以看出,当水热预处理用于厌氧消化时,其实现收益的可能性明显低于乙醇发酵;当对预处理过程进行优化时,乙醇发酵可以实现额外的收入,说明水热预处理更适合用于乙醇发酵。