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富营养化和沼泽化是湖泊普遍面临的两大主要环境问题。虽然水生植物在生长季节从水体和沉积物中摄取大量的营养盐，起到了净化水体的作用，但是由于水生植物本身含有大量有机质，其腐烂分解后释放出的氮、磷又提高了水体营养盐浓度，降低了水体和沉积物中溶解氧的水平，极端情况会造成水域大面积污染，同时大量的残体沉降到沉积物中，造成了生物沉积，长期累积的植物残体在湖泊中形成了逐渐增厚的沉积层，加速了湖泊的淤浅，使湖泊丧失原有功能，进一步沼泽化，最终导致湖泊富营养化加剧或者湖泊消亡。因此，研究浅水湖泊沉积物中纤维素的降解过程和机理是预防和处理湖泊富营养化和沼泽化的重要手段。同时湖泊沉积物蕴含着丰富的微生物资源，植物残体的降解过程实际上是纤维素降解微生物驯化的过程，如何开发和利用这些微生物资源也成为世界关注的热点之一。 本文首先通过室内微宇宙实验研究影响纤维素降解的主要环境因素，包括不同温度、电子受体，以及在不同环境因素下的微生物群落结构变化情况，接着从微宇宙实验中的不同驯化温度下的沉积物样品中开发微生物资源，再结合原位降解实验研究不同纤维素材料在不同深度沉积物样品中的降解情况，最后通过沉积物微生物燃料电池(SMFC)技术来加强纤维素在沉积物中的降解。主要研究成果有以下几个方面: (1)通过室内微宇宙实验研究太湖不同类型沉积物(TH1，TH7，TH21，TH27)中纤维素在5个不同温度下(5℃，15℃，25℃，30℃，40℃)的降解情况，结果发现温度是影响纤维素降解的重要因素，随温度升高，沉积物中有机质的矿化速率加快，从而埋藏储存速率降低。同时发现在5℃低温时，纤维素在位于湖心(TH7)的沉积物中的降解率(22.55％)显著高于富营养化区域(TH1)的降解率(4.29％)。通过高温(30℃)及低温(5℃)条件下纤维素在富营养化区和贫营养化区的降解差异性实验证明，当微生物长期处于营养物含量少等不利环境中时，就会对环境产生更好的适应性，能够更强的利用难降解的大分子物质。 (2)对从室内微宇宙实验中的Hungate滚管中得到的降解纤维素的好氧和厌氧微生物继续进行分离纯化，利用刚果红鉴定法初筛纤维素降解菌，接着对菌种进行分子和生理鉴定，共得到16株好氧纤维素降解菌和1株兼性纤维素降解菌（Caulobacter sp.FMC1）。随后对Caulobacter sp.FMC1进行深入研究，发现它是一株能够以葡萄糖，微晶纤维素和纤维二糖为碳源生长的革兰氏阴性细菌，并且由于其分裂时产生具有粘性的固着器，所以其有很强的粘附性。Caulobacter sp.FMC1发酵产物为甲酸、乳酸、乙酸和乙醇，其中乙醇为主要的发酵产物，可以作为生物能源进行利用。 (3)由于室内实验并不能很好的模拟和还原纤维素的自然降解情况，所以运用分解袋实验研究三种纤维素材料（马来眼子菜、滤纸、芦苇）在太湖藻型（TH1和TH2）和草型（TH3和TH4）湖区不同深度的原位降解情况。其中马来眼子菜在四个位点中的降解趋势均相同，并且各个深度之间无显著差异性。TH1、TH2和TH3位点沉积物中三种纤维素材料均在前195天期间降解速率最快（k最大值分别为0.00530d-1、0.00519d-1和0.00550d-1），并且滤纸和芦苇的降解率均随着深度增大而降低。TH4位点沉积物中，降解速率最快的时间为前200天，k值为0.00539d-1。 (4)最后运用SMFC技术来强化沉积物中纤维素的降解作用以及研究沉积物中微生物群落结构的变化。所选的沉积物样品分别为太湖藻型(TH1)和草型(TH24)湖区。TH1和TH24位点沉积物添加SMFC组的最高电压分别为145mV和123mV，最大功率密度分别为1.77mWm-2和5.34mWm-2。TH1位点沉积物的第一层至第三层比对照组提高分别为7.17％，7.8％，9.7％，TH24位点沉积物添加SMFC后第一层至第三层TOC去除率比对照组分别提高12.6％，14.4％，14.3％。SMFC的成功启动和运行说明利用SMFC来促进沉积物中的植物残体是可行的，并且同步实现了降解和产电两个过程。研究发现，添加SMFC组促进了沉积物中有机质的腐殖化程度，腐殖质可以促进沉积物中的铁还原，并结合活性硫化物作用，促使了致黑物质FeS的生成。