玉米秸秆发酵有机肥的好处（秸秆有氧发酵堆制有机肥是土壤健康的基础）

黑龙江省农垦总局植保站 王险峰.2018.05.10

1.重新认识土壤

1.1土的形成

地球表面的大地是由岩石构成的。在太阳能的不断作用下，并在获得空气和水等的力量的同时反复地进行着物理的，化学的风化作用，形成了极为细小的颗粒，大地历经8亿多年形成了土。

1.2土壤的形成

土再经过几千万年乃至几亿年的时间，微生物菌群（主要是好氧腐生菌）有氧分解动植物残体制造的有机肥，在土壤中被微生物分解后的产物（灰分、木质素等）和由微生物生成的土壤蛋白相结合而产生的物质，才是真正的土壤腐殖质。

土壤微生物赋予土壤消化功能和孕育万物生命的功能，形成1厘米厚的黑土层需要100～200万年的时间，形成1厘米厚的耕层土壤需要300～400万年的时间。

3. 秸秆发酵创新理论——有氧发酵

3.1土壤中具有分解秸秆的微生物菌群

在土壤中生活着约有近万种与生态系统相关的土壤微生物，其中以死去的动植物残体为营养源来繁殖的是腐生性微生物，它们的活动赋予土壤消化功能和孕育万物生命功能。 它们与土壤生态环境构成一个共生共荣，又互相制约控制某种特定生物异常繁殖而在相克中保持着生态平衡关系。

农业上的有益菌几乎全部是腐生性生物，特别是好气性的微生物占多数，其中好气性的细菌、放线菌，真菌等都对农业是有益的，施用有氧发酵堆肥有机肥是为了促进土壤中有益菌的繁殖。

有益微生物具有改善土壤生态环境，抑制有害微生物的危害，为作物生长提供必要的营养。

3.2秸秆发酵方法评价

腐生性生物对秸秆的分解可分为有氧发酵和无氧发酵两种。

（1）秸秆的有氧发酵

有氧发酵传统称为腐解发酵，利用有益菌类，包括好气性或者条件好气性菌（也称为条件性嫌气性菌）中的腐生性的真菌类、腐生性的细菌类的活动，以及由它们分泌的酶群（如加水分解酶、酿酶等）将植物秸秆，动物残体分解，亦称腐解发酵、酝酿发酵，其生成物对作物有健身防病功能，提高品质，可替代农药。

有氧发酵是利用空气或者水中的氧气进行繁殖的好气性微生物参与分解。有氧发酵的机理是主要成分是糖类、蛋白质、脂肪类、纤维素质等，从其中最容易被分解的糖类和蛋白质、脂肪类做营养源的腐生微生物，分泌出分解这些有机物的酶，酶的分解作用又提供了微生物菌体繁殖所需要的养分，养分转化生成菌体组织和其增殖所需要的生活能量又被消耗掉了，最后只分解成二氧化碳和水；有氧发酵的产物pH值中性。

有氧发酵产物的优点如下：

（1）有氧发酵秸秆等生成的腐殖质为中性，造土壤恢复土壤生态环境效果好。

（2）分解所生成的氨基酸、葡萄糖、高级酒精，是促进农作物健康发育所需要功能性植物营养剂，既能促进光和作用，强壮植物体的组织，能提高作物含糖量，增加产量和改善品质。

（3）又是有益微生物放线菌的培养基，促进其繁殖，平衡菌群，抑制病原菌，健身防病，也能解决重茬引起的病虫害。

（4）如果所有秸秆经过有氧发酵还田可减少50%化肥。

（5）放线菌分解腐殖质可为作物提供80%二氧化碳。

（6）土壤生态环境的恢复，将明显减少农药（杀菌剂、杀虫剂）用药量，彻底淘汰植物生长调剂。

（7）如再将难溶于水的矿物质化肥进行有氧发酵，将化肥厂变成生物化工厂搬入田间，可彻底替代农药。

（8）使用有氧发酵堆制中性有机肥，可使酸性土壤向碱性转化，解决重金属污染问题。

（2）秸秆的无氧发酵

无氧发酵是由嫌气性的腐败菌（包括部分好气性的腐败菌），亦称腐败分解、即主要是由嫌气性细菌发酵或者称腐败发酵，在没有游离氧气的缺氧状态下旺盛的活动，能夺取氧化物的氧进行呼吸。

秸秆无氧发酵的机理是主要成分是糖类、蛋白质、脂肪类、纤维素质等分解产生甲烷、胺、氨、吲哚、硫醇、硫化氢等有害气体会损伤作物的根。降低作物发芽率，抑制生长、诱发病害；发酵的有机肥酸性，在土壤中生成酸性腐殖质，可以使土壤酸化，还会使地温降低，恶化了土壤的生态系统，同时所含营养除氮、钾元素利用较好外，如磷、镁等其它元素明显降低肥效，改良土壤的综合效果不大。当土壤因大量使用尿素等酸性化肥，土壤酸化到一定量后，土壤会释放重金属而污染土壤与农产品。

特别值得引起关注的是无氧发酵产生的有害气体增加了环境中的霾，医学称为氧化剂，有害人类生体健康，可降低人类免疫功能和成为产生癌细胞的诱因。

4.关于有机肥的质量评价

4.1我国传统秸秆发酵方法的质量分析

建国后我国多年来关于秸秆发酵的理论无人认真研究，依然停留在无氧发酵水平。

常见的我国发酵秸秆质量评价。常见的秸秆无氧发酵方法如下：

（1）在田间将秸秆粉碎直接深翻入地下

秸秆粉碎直接深翻入地下，这种秸秆还田方法无法控制水分，因缺氧而进行无氧发酵。

（2）焚烧秸秆还田

几千年来中国农民秸秆还田的实践证明，秸秆直接翻入地下还田对作物有害，所以人们有烧秸秆还田习惯。秸秆焚烧还田，仅剩矿物质营养，损失严重，还污染环境，增加空气污染。在田间或将秸秆用来发电等是最大的浪费。

（3）把作物秸秆留在地表还田

作物免耕栽培法，将秸秆收割后留在地表，秸秆经夏季降雨高温，进行有氧发酵，对作物安全有效，需要夏季有充足的降雨、灌溉与高温，北方大部分地区不具备此条件。

（4） 秸秆做动物饲料过腹还田

将秸秆做动物饲料过腹还田，动物喂秸秆排泄粪尿发酵不充分，有臭气，最好的方法是秸秆经过加生物菌有氧发酵后做饲料，动物粪便不臭，是优质有机肥。

（5）把秸秆作沼气后液体还田

沼气依然是无氧发酵，液体直接还田有害，如果农村解决能源问题，应停止秸秆作沼气。

（6）将秸秆与生物菌混拌入田也是无氧发酵

将秸秆粉碎洒在地表，撒上生物菌后翻入地下，这种方法无论使用多么好的生物菌，也是无氧发酵。

（8）把秸秆在地头、村头挖大坑，加水发酵

这种方法是典型的无氧发酵，污染环境。

（9）把秸秆集中，与人粪尿，动物粪便合混、接种，用泥土封闭发酵

这种方法是农村常见的传统发酵方法，是无氧发酵，使用时掺混大量的土，以避免造成肥害,长期使用，使土壤酸化。

（10)草炭

草炭是植物秸秆在长期积水缺氧条件下进行的是无氧发酵，导致沼泽地酸性土壤。干旱地区的草炭或没有发酵，或停留在预备有机质阶段。

（11）地表覆盖秸秆

地表覆盖秸秆多是有氧发酵，秸秆发酵需要有充足的水分与热量，北方降雨量过少和热量不足，难以发酵。

4.2生物炭的评价

生物碳实际是将秸秆高温处理，是由木材干馏工艺的变化而来，没有生物发酵过程，已经发生了性质的变化，不能增加土壤有机质，不具备有机肥的功能，不能称为有机肥。

4.3我国市场流通有机肥的评价

市场流通的有机肥没有完整的有氧发酵过程，不能叫有机肥。特别是我国关于有机肥有机质含量的评价方法与标准有问题。

4.3.1有机质研究现状：

我国传统有机质概念与计算方法不够科学，多年来研究成果不多，依然停留在20世纪50年代水平。

土壤有机质：有机质含量是土壤肥力的重要指标，有机质是土壤养分的主要来源，可促进土壤结构形成，改善土壤物理性质，提高土壤的保肥能力和缓冲性能，同时有机质中的腐殖质具有生理活性，能促进作物生长发育;有机质中的腐殖质还具有络合作用，有助于消除土壤的污染。

土壤有机质功能:①保肥保水性,是水肥的载体。②微生物的载体和能源.③促进土壤团粒结构的形成。

（3）有机质是大类概念:①原始态,包括蛋白质、脂肪、淀粉、纤维素、半纤维素和木质素等。②半转化态,即有异于原始态基本结构的状态。③腐殖质态,即经过微生物的转化并经过物理的化学的作用生成的具有土壤活性的物质,所谓活性即具有离子交换性、粘结性和粘着性等。

（4）有机质计算方法：

对植物直接起作用的是腐殖质,前2项必须转化成腐殖质才能被利用。这种转化需经过微生物的分解,在矿化和腐殖化过程中微生物要消耗掉有机质中50%～70%(按60%计算)的碳元素。碳元素在有机质中所占重量是55%～60③%(试验室中检测一般取58%计算)。因此,未经腐殖化的有机肥,施到地里被土壤微生物慢慢分解转化为腐殖质损失的碳元素重量为58%x60%=34.8%,这里的碳元素可是当前流行的碳肥的核心价值。

（6）增加土壤有机质的主要方法：

①秸秆还田。②生草和种植绿肥。③施用有机肥。以上方法最终都是增加土壤的腐植质,相同重量的有机肥其有机质状态不同则决定了向土壤补充腐植质的多少有很大区别。

（6）有机质计算方法：怎样使土壤有机质增加1%?

土壤有机质最原始的来源是光合作用,其他环节都是形态的转化并产生消耗,是绝不可能增加的。自然界生草也好落叶也好,其为土壤有机质的贡献每年不会超过0.1%,算上土壤微生物的消耗和植物的利用,实际增加值更小。到当前普遍增施化肥的模式是在掠夺有机质,实际上有机质在逐年降低的。最直接快速增加有机质的方法就是增施有机肥。如何做到通过施用有机肥让土壤的有机质增加1%呢?设定耕作层厚度0.2米,土壤容重1.3一亩(667平方米)耕层的重量为667x0.2x1.3=173.42吨。有机肥中有机质农业部标准为≥45%,以50%计算,则每亩土壤要想平均增加1%的有机质需要的施有机肥量为173.42x1%÷50%=3.47吨。（引自百科全书）

4.4.2关于有机质定义问题

（1）有机质是糊涂概念指导我国农业生产

有机质的关键问题在于无氧发酵与有氧发酵没有认真研究，是糊涂观念。传统有机质的形成过程中的微生物发酵分有氧发酵和无氧发酵。有氧发酵产生的有机肥是中性，对增加有机质，改良土壤是有效的；无氧发酵产生的有机肥是酸性，大量矿物质元素只有钾有效，其他损失了，对改良土壤，增加有机质含量效果不大。因此从此概念出发的有机肥发酵多是无氧发酵的有机肥，由此产生了秸秆粉碎直接深翻入土，秸秆制作沼气后直接灌入田间，秸秆撒上腐熟剂直接翻入田间，动物粪便做有机肥，人粪尿作有机肥制使用等问题。用此糊涂理论指导农业生产祸害无穷。

（2）土壤有机质含量计算方法不科学

在上述理论指导下的与有机肥，将未发酵、半发酵的秸秆与完全发酵腐熟的有机肥混合计算有机质含量，固然得出错误的结果，每亩施有机肥3.47吨可增加有机质含量1%，与实际相差甚远。

4.4.3有机质新概念

（1）有机质应该是动植物残体经过微生物有氧发酵产生的有机肥才是真正的有机肥，pH值是中性。用微生物将秸秆等进行有氧发酵堆制有机肥，有机质高低与纤维素含量有关，一般作物秸秆堆制有机肥的有机质含量不超过10%，纤维素含量高的木材、木屑、竹、树枝等有氧发酵堆制有机肥有机质含量不超过30%。

（2）日本岛本家族经过80多年的研究结果，土壤有机质含量增加1%需要秸秆有氧发酵堆制有机肥67吨，木材、木屑、竹、树枝等有氧发酵堆制有机肥33.5吨。

4.5 关于生物肥

传统定义生物肥或称微生物肥料，是指一类含有微生物的特定制剂，应用于农业生产中，能够获得稳定的肥料效应。其中，所含微生物的生命活动增加了植物营养元素的供应，导致植物营养状况的改善，进而增加产量，改善品质，代表品种是菌肥；另一类是广义的微生物肥料，其制品虽然也是通过其中所含微生物活动作用，而使作物增产，同时微生物所产生的次生代谢产物含有植物生长内源激素，对营养元素的吸收利用，或能够抵抗某些病原微生物的致病作用，或减轻病虫危害而使作物增产，或减轻农药化肥危害而使作物恢复正常生长。但微生物肥料不含有机质，不能增加土壤有机质含量，其中的微生物需要分解有机质来维持其生命活性，因此,生物肥不能完全代替有机肥，在使用化肥不施有机肥的条件下生物肥不起作用。

最新科学研究成果，随着使用化肥年限的延长，生物肥效果越来越差。

农田多年土壤不施有机肥，大量使用化肥，快速消耗分解有机质，导致有益微生物失去营养和繁殖环境，微生物菌群单一，即病原菌危害严重。

土壤不缺任何种类的微生物，而是缺乏有机质。

生物肥是一知半解的科学，是学术和商业炒作。

5.有机肥的发展

5.1秸秆有氧发酵新技术

最好的方法是将秸秆集中进行有氧发酵还田。

当今世界关于秸秆发酵理论和技术不在西方，而在东方，日本岛本酵素菌技术先进而成熟。日本岛本家族三代人历经80多年持续研究，根据自然生态学与营养免疫学原理，从环境中生活的微生物群体中筛选竞争力强的菌群，菌群是个复杂的群体，由细菌、放线菌、酵母菌等三大类，24种有益生物菌组成的群体，既有好氧菌类，又有厌氧菌类。能够产生活性很强的多种酶，能够迅速催化分解秸秆，在短时间内分解成供植物和有益生物利用的营养成分，尤其能够分解含有毒素的有机物，使它们变成无毒、无害物质。

岛本酵素菌生物技术是日本农民可复制的技术。应该转变观念，需要遵循认真学习、引进、复制，照做不走样地复制，然后再根据国情应用和发展。并且该技术的推广是农业可持续发展的一场革命，逐步减少农药、化肥的使用量，发展自然生态农业，治理环境污染，生产有益人类健康的功能食品，提高国民身体素质，为促进我国现代化农业发展做出巨大贡献。

关键技术如下：

(1）菌种先进 筛选方法是从微生物菌群种筛选菌群，竞争能力强，在高温、低温条件均能发酵。可发酵所有动植物残体。

(2）有氧发酵是核心技术 有氧发酵是创新技术，通过调节水分，翻动调节温度，实现有氧发酵。

(3）各种作物用酵素菌技术均有系统操作方案。

(4）彻底解决重茬病问题，所有作物均可连作，优质高产。

(5）有酵素菌发酵秸秆可治理水污染、土壤农药及其它化学污染。

5.2秸秆发酵有机肥不能工厂化生产

目前我国有机肥发酵微生物菌种从理论、菌种筛选到发酵技术远离生产实际，走入误区，目前我国有机肥的生产不是科学技术成果，而是商业炒作，有机肥满天飞，不能增加土壤有机质含量，谈不上增加地力、也不可能增产增收。

秸秆有氧发酵堆制有机肥技术成熟，农民自己将秸秆收集，田间地头间发酵池发酵简单易行，成本低，就是个认识和组织问题。

工厂化生产将秸秆从农村运进城市，再从城市运到农村，增加成本，商业利润有限，秸秆有机肥不需要大规模工厂化生产；秸秆有氧发酵堆制有机肥是普通的，农民容易掌握的，简便易行的农艺措施，不必注册登记，市场流通。

191农资人

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