微生物在秸秆还田中的应用研究进展

段杰 崔俊涛

（吉林农业大学资源与环境学院 吉林长春 130118）

微生物在秸秆还田中的应用研究进展

段杰 崔俊涛

（吉林农业大学资源与环境学院 吉林长春 130118）

秸秆是农业生产中一种重要的生物资源，是唯一可再生的能源。秸秆有效利用关系着农田资源再利用和环境保护等重大问题。目前大量的秸秆被焚烧处理，既浪费资源又污染环境。利用微生物加快还田秸秆降解是目前利用秸秆行之有效的方法。本文阐述了微生物在秸秆还田中的应用研究进展，以期为解决合理利用秸秆资源这一现代农业面临的重大难题提供支持。

秸秆；还田；微生物；降解

秸秆是一种生物质能源[1]，是当今世界仅次于煤炭、石油和天然气的第四种能源[2]，是唯一可再生的能源[3]。据不完全估计，我国农作物秸秆年产量约为6～7×108t，列世界之首。在传统农业中，秸秆多被焚烧处理，不仅浪费能源，而且带来了一系列的环境问题。在全球资源日益减少的情况下，秸秆凭借其可再生性，已成为科研的热点之一[4]。

秸秆还田不仅能够有效缓解焚烧带来的环境问题，还能改善土壤物化性状，增加土壤团粒结构，增加土壤有机质含量，改良土壤，培肥地力，提高土壤中微生物活性和酶活性。因此提高秸秆还田的利用率有利于农业生产[5-7]。然而，由于直接还田，秸秆不易腐烂，容易浮出土面，不仅影响下茬播种[8]，还容易引起作物烂根和病害[9]，所以，加快还田秸秆的腐解速度，是解决秸秆还田的关键。

1 微生物在秸秆还田中应用的优势

利用微生物加快还田秸秆的腐解是当前行之有效的方法。选择降解秸秆“三素”的微生物，能够加快秸秆的降解。微生物降解木质素的产物，可作为为土壤腐殖质芳香环的重要来源，促进形成土壤腐殖质。微生物降解纤维素产生有机酸，可作为土壤中固氮菌的碳源，这在一定程度上不仅消除了有机酸对纤维素分解菌代谢的抑制作用，还可为纤维素分解菌的生长繁殖提供氮源。基于土壤中各微生物种群间形成的这一循环模式，不仅能够有效解决秸秆快速腐解的问题，还有利于提高土壤微生物的活性，对于提高农业生产的效率意义重大。

2 降解秸秆的酶及相关微生物

2.1 降解秸秆的酶类

微生物降解木质素的酶主要有三种：木质素过氧化物酶、Mn (Ⅱ)过氧化物酶和醌还原酶，产生C1C2，C3片段、氢醌等[10]；降解纤维素的酶是一种复合酶，包括C1酶、Cx酶 (又叫β-1，4葡聚糖酶)和β-葡萄糖苷酶，三种酶共同作用将纤维素降解成葡萄糖；降解半纤维素的酶也有三种酶：内切酶、外切酶和糖苷酶，这三种酶将半纤维素降解为糖醛酸和单糖[11]。

2.2 降解秸秆的微生物

2.2.1 降解秸秆的细菌

假单胞菌属(Pseudomones)、芽胞杆菌属(Bacillus)、类芽胞杆菌(Paenibacillus)等。这些细菌都可以分解纤维素，假单胞菌属还能能分解木质素[2]。

2.2.2 降解秸秆的真菌

青霉(Penicillium)、木霉属(Trichoderma)、曲霉属(Aspergillus)等[12]，这些真菌能分解纤维素和半纤维素，而且在有氧中温下作用最强。白腐真菌、洋蘑(Psalliota)、鬼伞菌(Coprinus)等能降解木质素。最近研究较多是白腐真菌，目前发现它是能同时分解植物聚合物的少数微生物之一。

2.2.3 降解秸秆的放线菌：

链霉菌属(Streptomyces)、分枝杆菌(Mycobacterium)、诺卡氏菌(Nocardia)、小单孢(Micromonospora)等，这些放线菌能降解秸秆中的纤维素。

3 研究展望

秸秆还田对现代持续农业和生态农业的发展具有举足轻重的意义。秸秆焚烧带来的环境问题、土壤肥力下降、农田生态环境被破坏等问题，将是人类面临的不堪设想的灾难。因此,秸秆还田已经迫不及待地提到议事日程上来。通过微生物的作用，加快秸秆还田的有效实施和推广，关系着现代农业的未来与发展,具有重要的现实意义和广阔的发展前景。

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[12]曾青兰,黄小罗，洪玉枝.产中性纤维素酶真菌的鉴定及其酶学性质的初步研究 [J].华中农业大学学报,2008,27(5): 621-624.

段杰（1988.08—），男，山西朔州人，吉林农业大学硕士研究生在读，研究方向为环境工程微生物。