利用生物技术促进秸秆腐熟还田

张常书　李　浩　左　文

(上海通微生物技术有限公司　上海　200040)

摘　要：土壤有机质含量是土壤肥沃程度的重要标志，我国土壤大面积贫瘠化，已成不争的事实；如何改良土壤，修复土壤，提高土壤肥力和发展生态农业，已成为我国农业可持续发展的当务之急。提出了用生物技术促进秸秆腐熟还田，开发土壤腐殖酸，提高土壤有机质，为我国生态农业的可持续发展，开辟了一条新的有效途径。

关键词：生物技术　秸秆腐熟　土壤腐殖酸　生态农业　可持续发展

Using Biotechnology for Composting Straw to Field

Zhang Changshu,Li Hao,ZuoWen

(Shanghai Tongwei Biological Science &Technology Co.,Ltd.,Shanghai,200040)

Abstract: A large area of soil organic matter impoverishment,has become an indisputable fact in China.Also,soil organic matter content is an important symbol of soil fertility levels.How to improve soil,restoration of soil,improve soil fertility and the development of ecological agriculture,it has become imperative for sustainable development of agriculture.In this paper,using biotechnology to promote composting straw to field,the development of biological humic acid soil,thus improve soil organic matter.Find a new and effective way for the sustainable development of ecological agriculture.

Key words: biotechnology;straw composting;soil humic acid;ecological agriculture;sustainable development

1　土壤有机质和土壤腐殖酸的价值

据研究表明，土壤有机质在微生物和水、温、气等多种条件的作用下，可逐步降解为腐殖质，再进一步分解缩合后，可生成土壤胡敏酸(即腐植酸)和富里酸(即黄腐酸)，类似褐煤、泥炭或风化煤的腐植酸类物质；但土壤腐殖酸与煤炭腐植酸形成过程有显著差异。一是其成因及演化过程不一样；二是有机质种类和降解过程不一样；三是生物活性与代谢产物不一样；四是分子结构和化学组成存在差别。一般来说，土壤腐殖酸分子量较低，活性官能团较多，生物活性较高，生化代谢产物较多，可以说，土壤腐殖酸类似泥炭腐植酸。

土壤有机质是土壤肥力的重要标志；土壤有机质含量、腐殖质含量、腐植酸含量、团粒结构、溶重、电导率和pH值等的高低，是判别土壤质量好坏的主要标志；而土壤有机质与这些指标直接关联。凡是有机质含量高的土壤，这些理化指标都较理想。以东北的黑土地为例，其有机质含量高的可达4%～5%，土壤腐殖酸也在0.01%～0.1%之间，这种土地非常肥沃，不施或少施化肥，也可获得高产。而长期大量使用化肥，土壤有机质非常低下，一般在1%～0.1%，土壤腐殖酸几乎为0，这种土质非常恶劣，导致水肥失调，作物免疫力下降、病虫害增多、生长发育不良，产品质量问题严重，农业生产不能持续发展，极大地阻碍了我国生态农业发展。

[收稿日期]2015-08-25

[作者简介]张常书，男，1941年生，高级工程师、农艺师，主要从事农用微生物、农用黄腐酸、生物腐植酸等的应用研究，E-mail：zhangchangshu@126.com。

据研究，含有较高有机质的土壤形成条件与施肥种类、数量和生态环境密切相关。比如常期大量施用农家肥、有机肥的菜园、果园等土地都很肥沃，有机质和腐殖质、腐植酸含量都很高。土壤里的有机质，在一般的自然环境下，都可降解为土壤腐殖质和土壤腐殖酸，这种演化过程，实质上是植物腐烂过程中的水解、生物降解和氧化缩合等过程。土壤腐殖酸的发育过程与生物腐植酸的演化过程相似。因此，用生物技术，将作物秸秆等有机废弃物转化为生物腐植酸反哺土壤是完全可行的。从而，为发展我国生态农业和沃土工程，找到了一条切实可行之路。

2　利用生物技术，开发土壤腐殖酸

土壤中的腐殖酸，一般是土壤有机质在生物水解缩合过程中，天然形成的胡敏酸和富里酸，其含量非常有限，只有在肥沃的土壤中，才有土壤腐殖酸存在。土壤腐殖质和土壤腐殖酸是土壤生命的核心物质，是土壤有益微生物的载体和培养基，也是发展生态农业的关键所在。因此，没有腐植酸的土壤，贫瘠、板结、砂化、僵化，几乎失去了生命活力。发育良好的土壤，含有较高的土壤腐殖质和土壤腐殖酸，溶重小，团粒结构多，保水保肥，通风透气，且有益微生物及蚯蚓较多，土壤充满了生命活力。

20世纪80年代，生物腐植酸技术的发现，为我国腐植酸产业发展注入了新的活力，将该技术用于土壤腐殖酸开发，其目的是直接加速秸秆腐烂分解，加速土壤腐殖质和土壤腐殖酸的形成和转化，为我国土壤修复和功能化发展，开创了一条新的途经。

上海通微生物技术有限公司采用生物定向发酵菌剂(木霉及复合芽孢杆菌)，促进土壤中的有机质转化为腐植酸或黄腐酸。这一技术的发明和利用，大大提高了土壤的自我修复能力，提高了土壤根际抗病微生物的种群优势，对防治土传病害，修复土壤功能，促进作物生长，提高植物免疫力，改善作物品质，降低化学物质残留，减少污染，保证食品源头安全等都具有明显的作用和效果。

3　利用秸秆还田，促进土壤腐殖酸的积累

很早以前，农民就有利用秸秆、杂草和畜禽粪便等生产农家肥的技术和经验，但随着物质文化水平的提高，越来越多的农民采用化肥、农药等现代化技术获得高产。这就给土壤和环境造成了污染，并直接影响到人类健康。因此，政府十分重视生态农业和可持续发展。目前很多有机肥产品，土壤修复剂，微生物肥料和菌剂等，都在企图解决生态农业问题，但收效甚微，其主要存在的问题是有机肥的施用量和成本问题。

目前，在农村，一方面缺少有机肥，一方面又在大力焚烧作物积杆，造成有机资源的极大浪费和环境污染，如何使大量的作物秸秆转化为生物有机肥，进一步转化为生物腐植酸或生化黄腐酸(即土壤腐殖酸)，是值得研究的重大课题。

2012年，上海通微生物技术有限公司与上海嘉定农委进行了这一课题研究，上海通微生物技术有限公司提供秸秆腐熟生物菌剂和使用方法，嘉定农技推广中心在北京、徐州和上海3个城市进行了试验。在水稻收割脱粒后，剩下的稻草，采用(1)秸秆直接粉碎还田；(2)秸秆粉碎后翻耕还田；(3)秸秆直接粉碎堆沤后还田；这3种方式再加入1千克/亩的生物菌剂后，在大田内直接进行生物发酵，再进行小麦播种，每个处理1.5亩，并设3个重复进行试验观察。

上海通微生物技术有限公司的菌剂处理田块，平均出苗率86.3%，分孽率1.84%，株高25.3cm，颜色较绿，平均测产为243.6kg，与对照组比较，其各项技术指标处于优势地位，秸秆处理效果，名列第一。小麦收割后，对土壤取样测试，上海通微生物技术有限公司的菌剂处理田块，有机质较未处理的田块平均提高0.8%，较其他处理有机质含量虽然未提高，但碱抽提物(类腐植酸类物质)提高14.3%，水可溶物(类黄腐酸物质)提高8.36%，这说明本菌剂对稻草秸秆生物发酵有明显效果，对土壤腐殖质和土壤腐殖酸有明显的增量作用。

4　生态农业和土壤腐殖酸的发展前景

我国农业生产由于追求高产，长期大量使用化肥农药，土壤状况不断恶化、贫瘠，农产品残留污染也十分严重。因此，国家对土壤修复、沃土工程和生态农业十分重视，要实现这一目标，必须推广秸秆还田措施；将大量作物秸秆，用最简单的方法，最廉价的成本，实现土壤有机质的大幅度增长，只有这一方法，才能尽快实现生态农业，解决我国土壤贫瘠的重大难题。

秸秆还田是一项简单的农业措施，但要如何提高还田效果？则是一项复杂的技术问题。根据笔者多年研究，对于将生物腐植酸技术和生态农业结合，已初步摸索到一条可行的路线。归纳起来有两个要点：一是秸秆腐熟菌剂的选择；二是菌剂使用方法的研究。我们利用这一技术，尽量加快秸秆的腐熟分解，加强土壤益生菌的繁殖，加强作物抗病、抗逆能力和免疫力的提高，加大土壤有机质和腐植酸的积累。从而实现了化肥农药减量，作物病虫害减少，土传病害和连作障碍减轻，土壤生命活力增强，团粒结构增多，保水保肥能力提高，从而为逐步实现土壤修复和生态农业可持续发展创造了有利条件。

我们以施肥方式对作物或土壤补充的有机质和腐植酸是非常有限的，喷施或冲施腐植酸肥料，仅占土层重量的万分之几或百万分之几，远远不能满足土壤和作物的需要。因此，要实现生态农业，就必须大力开发土壤腐殖质和土壤腐殖酸，必须提高秸秆还田的技术水平，使生物腐植酸技术更好地为土壤腐殖质和土壤腐殖酸的开发利用服务。