紀(jì)偉鋒

（麗水市蓮都區(qū)農(nóng)業(yè)局，浙江麗水 323000）

秸稈快速降解腐熟技術(shù)的難點與對策

紀(jì)偉鋒

（麗水市蓮都區(qū)農(nóng)業(yè)局，浙江麗水 323000）

文章分析總結(jié)了秸稈進(jìn)行堆肥后制成復(fù)合有機(jī)肥料再還田的優(yōu)勢和方法，其不僅可以克服生產(chǎn)遇到的問題，為農(nóng)田提供大量優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥料，而且為農(nóng)村解決秸稈問題找到了一條無害化、資源化、變廢為寶的合理出路。

秸稈 快速降解 腐熟 解決措施

1 概述

我國是農(nóng)業(yè)大國，各類農(nóng)作物秸稈資源十分豐富，秸稈年產(chǎn)量達(dá)7億多t。隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和農(nóng)村能源問題的解決，秸稈不再作為燃料。農(nóng)作物在收割季節(jié)，秸稈被集中燃燒的現(xiàn)象日益突出。不僅污染環(huán)境，危害人們的身體健康，而且煙霧彌漫，影響陸路交通和飛行安全。因此，合理地開發(fā)利用農(nóng)作物秸稈顯得尤為重要。

秸稈還田作為一項重要的農(nóng)業(yè)管理措施，可以增加土壤有機(jī)碳的含量，而土壤有機(jī)碳水平的提高不僅是土壤肥力上升的重要指標(biāo)，同時也是目前全球變暖條件下，如何利用土壤碳截留減緩溫室效應(yīng)所追求的一個目標(biāo)。因此，秸稈還田具有重要的生產(chǎn)和生態(tài)效益。

農(nóng)作物秸稈主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素3部分組成，自然狀態(tài)下難以被微生物分解，所以秸稈直接還田后在土壤中被微生物分解轉(zhuǎn)化的周期長，不能作為當(dāng)季作物肥源。

秸稈中還存在大量的病害微生物、病蟲害等，連續(xù)直接還田往往還帶來嚴(yán)重的連作障礙，將秸稈進(jìn)行堆肥后制成復(fù)合有機(jī)肥料再還田，可以克服上述問題，不僅可以為農(nóng)田提供大量優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥料，而且為農(nóng)村解決秸稈問題找到了一條無害化、資源化、變廢為寶的合理出路。因而具有很好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效益。

2 秸稈快速腐解的難點

2.1 復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)

秸稈主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素3部分組成。纖維素是葡萄糖以β-1，4糖苷鍵結(jié)合形成的高分子化合物，包括葡萄糖單位0.2萬～1萬個。其葡萄糖亞基排列緊密有序，形成類似晶體的不透水的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，以及分子間結(jié)合不甚緊密、排列不整齊的無定形區(qū)域。纖維素和半纖維素屬多糖物質(zhì)，是微生物所需要的能源和碳源。在適宜條件下，通過微生物的作用，只需幾周的時間就能分解掉其總量的60%～70%。木質(zhì)素是芳香族化合物通過取代基以醚鍵和C-C鍵聯(lián)結(jié)形成的高度無規(guī)則三維生物大分子物質(zhì)。合成木質(zhì)素的單體有3種，3類木質(zhì)素結(jié)構(gòu)單元連接相似，由于分子大，溶解性差，沒有任何規(guī)則的重復(fù)單元或易被水解的鍵，所以木質(zhì)素分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜而不規(guī)則，由于含有各種生物學(xué)穩(wěn)定的復(fù)雜鍵型，因而微生物及其分解的胞外酶不易與之結(jié)合。與其他成分如纖維素、半纖維素等降解物不同，木質(zhì)素不含有易水解而重復(fù)的單元，并且對酶的水解作用呈抗性，是目前公認(rèn)的微生物難降解的芳香族化合物之一。不同作物秸稈營養(yǎng)品質(zhì)特點比較見表1。

表1 不同作物秸稈營養(yǎng)品質(zhì)特點比較 %

2.2 碳氮比（C/N）不平衡

適合微生物快速降解腐熟的物料碳氮比為20～25∶1，而秸稈的碳氮比多為80～120∶1。一方面，碳氮比失衡使微生物難以快速增殖、降解秸稈纖維；另一方面，在土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化過程中，碳氮比過高還會造成土壤酸化，以及秸稈與作物爭奪氮素營養(yǎng)的問題（一般土壤中碳氮比為10～11∶1）。

2.3 環(huán)境積溫低

溫度是影響生物活性最重要的環(huán)境因素。秋冬季環(huán)境積溫低，導(dǎo)致生物活性低，不利于秸稈降解微生物的快速增殖。

2.4 降水少

秸稈生物降解的最佳水分含量為50%～60%，而在我國北方地區(qū)秋冬季降水少，氣候干旱，無法滿足秸稈生物降解對水分的要求。

2.5 單一微生物降解秸稈效果差

為了加快秸稈堆肥腐熟過程，接種秸稈腐熟劑是一種必要的，也是行之有效的技術(shù)措施。環(huán)境中的微生物具有增殖速度快、功能豐富多樣、適應(yīng)性強(qiáng)等特點，應(yīng)用微生物學(xué)方法腐解處理秸稈具有其他物理化學(xué)方法不可替代的優(yōu)點。

但由于秸稈纖維素結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，單一微生物對纖維素的分解能力非常弱。所以充分利用自然界多種微生物的協(xié)同關(guān)系，人工篩選構(gòu)建能夠產(chǎn)生多種纖維素酶的高效穩(wěn)定菌株復(fù)合系，是解決秸稈還田問題的關(guān)鍵。

2.6 秸稈還田技術(shù)體系不健全

目前，我國的秸稈還田操作技術(shù)體系不健全，缺少規(guī)范性標(biāo)準(zhǔn)化的操作技術(shù)規(guī)程。

3 解決方案

3.1 篩選構(gòu)建多菌劑生態(tài)發(fā)酵體系

針對秸稈纖維結(jié)構(gòu)、組成復(fù)雜的特點，以生態(tài)學(xué)理論為指導(dǎo)，采用現(xiàn)代生物工程技術(shù)，篩選纖維素酶、木聚糖酶、木質(zhì)素酶等針對性強(qiáng)的高活性微生物菌種，并結(jié)合篩選低溫菌劑、高溫菌劑的篩選，構(gòu)建多菌種秸稈快速降解腐熟體系。

3.2 建立標(biāo)準(zhǔn)化的秸稈還田技術(shù)操作規(guī)程

以秸稈快速腐解菌劑為核心，根據(jù)不同區(qū)域特點，通過調(diào)節(jié)合理的碳氮比，適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充水分，構(gòu)建秸稈生物反應(yīng)器，設(shè)計秸稈直接還田腐解工藝、秸稈戶型（10 t）發(fā)酵腐解工藝以及規(guī)?；ㄈft）秸稈腐解工藝等技術(shù)體系，并對廣大用戶進(jìn)行培訓(xùn)和示范指導(dǎo)，使高效的菌劑和良好的技術(shù)能夠充分發(fā)揮其功效。

4 技術(shù)特點

4.1 菌系組成合理，生物活性高

菌劑包含高產(chǎn)纖維素酶、木聚糖酶、木質(zhì)素酶的芽孢桿菌、絲狀真菌、高溫放線菌以及富產(chǎn)維生素的酵母菌、乳酸菌等。

4.2 秸稈腐解周期短

夏秋季節(jié)秸稈腐熟周期為20 d，冬季40 d。發(fā)酵溫度高，無害化徹底。發(fā)酵溫度可達(dá)80～90℃，可徹底殺滅秸稈中的各種病蟲害，消除秸稈直接還田帶來的連作障礙。

[1] 劉國生．噬菌體與宿主細(xì)胞相互作用的微量熱研究．武漢大學(xué)，2004

[2] 謝修銀．熱動力學(xué)研究酶促反應(yīng)的激活與抑制．武漢大學(xué)，2004

[3] 徐芬．藥物熱力學(xué)性質(zhì)的量熱學(xué)與熱分析研究．中國科學(xué)院研究生院（大連化學(xué)物理研究所），2005

[4] 朱日清．固液廢棄物資源化功能微生物制劑研發(fā)及外源固氮菌與土壤特性關(guān)系研究．浙江大學(xué)，2007