微生物在秸稈還田中的應用研究進展

段杰 崔俊濤

（吉林農業大學資源與環境學院 吉林長春 130118）

微生物在秸稈還田中的應用研究進展

段杰 崔俊濤

（吉林農業大學資源與環境學院 吉林長春 130118）

秸稈是農業生產中一種重要的生物資源，是唯一可再生的能源。秸稈有效利用關系著農田資源再利用和環境保護等重大問題。目前大量的秸稈被焚燒處理，既浪費資源又污染環境。利用微生物加快還田秸稈降解是目前利用秸稈行之有效的方法。本文闡述了微生物在秸稈還田中的應用研究進展，以期為解決合理利用秸稈資源這一現代農業面臨的重大難題提供支持。

秸稈；還田；微生物；降解

秸稈是一種生物質能源[1]，是當今世界僅次于煤炭、石油和天然氣的第四種能源[2]，是唯一可再生的能源[3]。據不完全估計，我國農作物秸稈年產量約為6～7×108t，列世界之首。在傳統農業中，秸稈多被焚燒處理，不僅浪費能源，而且帶來了一系列的環境問題。在全球資源日益減少的情況下，秸稈憑借其可再生性，已成為科研的熱點之一[4]。

秸稈還田不僅能夠有效緩解焚燒帶來的環境問題，還能改善土壤物化性狀，增加土壤團粒結構，增加土壤有機質含量，改良土壤，培肥地力，提高土壤中微生物活性和酶活性。因此提高秸稈還田的利用率有利于農業生產[5-7]。然而，由于直接還田，秸稈不易腐爛，容易浮出土面，不僅影響下茬播種[8]，還容易引起作物爛根和病害[9]，所以，加快還田秸稈的腐解速度，是解決秸稈還田的關鍵。

1 微生物在秸稈還田中應用的優勢

利用微生物加快還田秸稈的腐解是當前行之有效的方法。選擇降解秸稈“三素”的微生物，能夠加快秸稈的降解。微生物降解木質素的產物，可作為為土壤腐殖質芳香環的重要來源，促進形成土壤腐殖質。微生物降解纖維素產生有機酸，可作為土壤中固氮菌的碳源，這在一定程度上不僅消除了有機酸對纖維素分解菌代謝的抑制作用，還可為纖維素分解菌的生長繁殖提供氮源。基于土壤中各微生物種群間形成的這一循環模式，不僅能夠有效解決秸稈快速腐解的問題，還有利于提高土壤微生物的活性，對于提高農業生產的效率意義重大。

2 降解秸稈的酶及相關微生物

2.1 降解秸稈的酶類

微生物降解木質素的酶主要有三種：木質素過氧化物酶、Mn (Ⅱ)過氧化物酶和醌還原酶，產生C1C2，C3片段、氫醌等[10]；降解纖維素的酶是一種復合酶，包括C1酶、Cx酶 (又叫β-1，4葡聚糖酶)和β-葡萄糖苷酶，三種酶共同作用將纖維素降解成葡萄糖；降解半纖維素的酶也有三種酶：內切酶、外切酶和糖苷酶，這三種酶將半纖維素降解為糖醛酸和單糖[11]。

2.2 降解秸稈的微生物

2.2.1 降解秸稈的細菌

假單胞菌屬(Pseudomones)、芽胞桿菌屬(Bacillus)、類芽胞桿菌(Paenibacillus)等。這些細菌都可以分解纖維素，假單胞菌屬還能能分解木質素[2]。

2.2.2 降解秸稈的真菌

青霉(Penicillium)、木霉屬(Trichoderma)、曲霉屬(Aspergillus)等[12]，這些真菌能分解纖維素和半纖維素，而且在有氧中溫下作用最強。白腐真菌、洋蘑(Psalliota)、鬼傘菌(Coprinus)等能降解木質素。最近研究較多是白腐真菌，目前發現它是能同時分解植物聚合物的少數微生物之一。

2.2.3 降解秸稈的放線菌：

鏈霉菌屬(Streptomyces)、分枝桿菌(Mycobacterium)、諾卡氏菌(Nocardia)、小單孢(Micromonospora)等，這些放線菌能降解秸稈中的纖維素。

3 研究展望

秸稈還田對現代持續農業和生態農業的發展具有舉足輕重的意義。秸稈焚燒帶來的環境問題、土壤肥力下降、農田生態環境被破壞等問題，將是人類面臨的不堪設想的災難。因此,秸稈還田已經迫不及待地提到議事日程上來。通過微生物的作用，加快秸稈還田的有效實施和推廣，關系著現代農業的未來與發展,具有重要的現實意義和廣闊的發展前景。

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段杰（1988.08—），男，山西朔州人，吉林農業大學碩士研究生在讀，研究方向為環境工程微生物。