自有農(nóng)業(yè)種植以來，黑土地既為植物和微生物提供營養(yǎng)，又給植物根系在土壤中自由伸展和微生物繁殖提供良好的生態(tài)環(huán)境。動植物、人類依賴土壤生存。農(nóng)耕種植同時消耗土壤有機(jī)質(zhì)、礦物質(zhì)營養(yǎng)，化肥的使用加速了土壤退化、久而久之變?yōu)闆]有功能的土，如塞罕壩，沙漠等。
解決農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展唯一新途徑是向大自然學(xué)習(xí)，利用現(xiàn)有資源秸稈、生土、頁巖等，用生物技術(shù)將秸稈有氧發(fā)酵堆制有機(jī)肥，或客土還田，或頁巖加有機(jī)質(zhì)材料等有氧發(fā)酵等增加礦物質(zhì)營養(yǎng)，造土壤，或沙漠造林，恢復(fù)土壤的功能。
一、自然界黑土地的形成
1、地球土的形成
萬物生長靠太陽，孕育生命靠土壤。地球上所有生命都是靠太陽能、水空、氣和大地而生存。
地球表面的大地是由巖石構(gòu)成的。在太陽能的不斷作用下，在獲得空氣和水、風(fēng)等力量作用下，反復(fù)地進(jìn)行著物理、化學(xué)的風(fēng)化作用，大自然經(jīng)過8億年漫長時間，形成了極為細(xì)小的顆粒，成為土，土是沒有任何生物，沒有生命。
2、土壤的形成
地球自有了微生物、植物、動物、人類活動后，歷經(jīng)36億年，在微生物的活動作用下，死去的動植物殘體留在地表，被腐生菌分解，土演化為有生命的土壤。土壤存在著近萬種與生態(tài)系統(tǒng)相關(guān)的土壤微生物，使土壤具有消化和孕育生命的功能。只要是來自土壤的植物、動物，或人類制造的垃圾都會被微生物中的腐生菌分解發(fā)酵變成有機(jī)肥，每100～200萬年積累黑土層1厘米，積累多了才形成黑土層。如大小興安嶺山麓主要是植物秸稈經(jīng)過微生物有氧發(fā)酵堆積而成，就如同堆制有機(jī)肥一樣，pH6.5植物中性；三江平原沼澤地是植物秸稈經(jīng)過微生物有氧或無氧交替發(fā)酵堆積而成，pH是酸性。土壤是有生命的，微生物的活動賦予土壤有消化和孕育萬物生命的功能，乃至孕育中國農(nóng)耕文化和中華五千年文明。
二、秸桿發(fā)酵的創(chuàng)新理論
創(chuàng)新秸稈利用方法為【微生物農(nóng)業(yè)應(yīng)用法】，從生產(chǎn)實(shí)踐出發(fā),把微生物分為腐生菌和寄生菌。
把寄生在死去的動植物殘體的微生物叫腐生菌；把寄生在活的動植物體上的微生物叫寄生菌。腐生菌又可分為好氧腐生菌和厭氧腐生菌。寄生菌又可分為共生菌和寄生菌。
1、腐生菌
寄生在動植物殘體上的腐生菌無論有氧氣還是無氧氣都能進(jìn)行發(fā)酵，凡是地球上來自土壤的生物死去后都經(jīng)過腐生生物活動，變成有機(jī)肥，返回土壤，糞土當(dāng)年萬戶侯。農(nóng)業(yè)上的有益菌幾乎全部是腐生性生物，特別是好氣性進(jìn)行有氧發(fā)酵的微生物占多數(shù)，如好氣性的細(xì)菌、放線菌，酵母菌、絲狀菌等，而施用優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥就是為了促進(jìn)土中這些有益菌的繁殖。
（1）好氣性腐生菌有氧發(fā)酵產(chǎn)物
好氣性腐生菌有氧發(fā)酵產(chǎn)物：糖類生成麥芽糖、葡萄糖——二氧化碳和水；蛋白質(zhì)生成氨基酸——二氧化碳和水；脂肪生成脂肪酸·丙三醇——二氧化碳和水；纖維素生成多糖類·有機(jī)酸——二氧化碳和水。
（2）厭氣性腐生菌無氧發(fā)酵產(chǎn)物
厭氣性腐生菌無氧發(fā)酵產(chǎn)物：糖類生產(chǎn)酪酸、甲烷（沼氣）氣體；蛋白質(zhì)生成腐敗和惡臭之源的胺·氨·吲哚·硫醇·硫化氫等；脂肪生成甲烷、二氧化碳；纖維素生成甲烷氣體和水。
2、寄生菌
（1）共生菌
寄生在豆科作物的固氮菌，如可從大豆體內(nèi)獲得營養(yǎng)，從空氣中固氮返還大豆，在不施化肥農(nóng)藥條件下，每畝可固純氮10～13kg。多年研究大豆與玉米輪作，互為前茬，大豆不施化肥、玉米不施氮肥，適當(dāng)多施磷鉀肥，如鈣鎂磷肥最好。
（2）寄生菌
這種寄生菌就是病原菌，寄生在活體植物體內(nèi)。作物幼苗期是從共生菌的寄生孔進(jìn)入，發(fā)病比較早，危害嚴(yán)重。從作物葉面寄生的病原菌在氣溫25度以上孢子萌發(fā)，是病原菌侵染期，經(jīng)潛伏期、初發(fā)期、到爆發(fā)期。
三、秸稈的利用方法分析
1、秸稈的有氧發(fā)酵堆制有機(jī)肥
秸稈有氧發(fā)酵的機(jī)理是通過腐生菌分解秸稈主要成分如糖類、蛋白質(zhì)、脂肪類、纖維素質(zhì)等，糖類、蛋白質(zhì)、脂肪發(fā)酵一般需要7～10天，纖維素發(fā)酵需要30天以上。有機(jī)肥中有機(jī)質(zhì)含量與纖維素多少有關(guān)，一般作物秸稈有氧發(fā)酵有機(jī)肥有機(jī)質(zhì)含量不超過10%。纖維素含量較高的木屑、竹子、稻殼等有機(jī)質(zhì)不超過30%。每畝增加土壤有機(jī)質(zhì)含量1%，需要有機(jī)肥鋪10厘米厚，用67噸；木屑發(fā)酵有機(jī)肥有機(jī)肥需要減半。
秸稈有氧發(fā)酵有機(jī)肥優(yōu)點(diǎn)如下：
（1）有機(jī)肥pH6.5是植物中性，造土壤恢復(fù)土壤生態(tài)環(huán)境效果好。
（2）分解所生成的氨基酸、葡萄糖、高級酒精等是作物功能性營養(yǎng)，能增產(chǎn)、增糖和美味。
（3）是放線菌的培養(yǎng)基，有效平衡微生物菌群與酶的代謝，有效抑制病原菌，解決重茬病蟲害。
（4）全國所有秸桿有6.5億噸發(fā)酵還田，可減少50%化肥，這是一筆巨大的財(cái)富。
（5）微生物分解有機(jī)質(zhì)釋放出氧氣與二氧化碳，為作物增加80%二氧化碳，是作物增產(chǎn)的新途徑。
（6）土壤生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)，將明顯減少農(nóng)藥用藥量，徹底淘汰植物生長調(diào)節(jié)劑。每畝施秸稈有氧發(fā)酵有機(jī)肥3噸有效控制土壤病害繁殖與危害，線蟲病害需要木屑等有氧發(fā)酵有機(jī)肥3噸，施用這類有機(jī)肥可以多年連作，日本有50年連作蔬菜，如番茄、生菜、黃瓜、甜瓜等。
（7）如再將難溶于水的礦物質(zhì)化肥進(jìn)行有氧發(fā)酵，將化肥廠變成生物化工廠搬入田間，可徹底替代化肥。
（8）使用有氧發(fā)酵堆制中性有機(jī)肥，可提高酸性土壤pH，再次吸附重金屬，解決重金屬污染問題。
2、秸稈無氧發(fā)酵制作有機(jī)肥
我國傳統(tǒng)有機(jī)肥發(fā)酵多是無氧發(fā)酵，方法多種。
（1）傳統(tǒng)有機(jī)肥制作方法是無氧發(fā)酵
人類和動物活動制造的垃圾，糞尿、糞便、廚房垃圾、動物骨頭、秸稈等混合堆積，澆透水，用泥抹嚴(yán)發(fā)酵。這種方法是無氧發(fā)酵，這種有臭氣味，用4倍干土吸附臭味，曬干施入土壤。
春夏在場院堆積秸稈，動物糞便，垃圾，澆透水，入冬封頂抹泥，這種發(fā)酵形式也是無氧發(fā)酵。
（2）農(nóng)村麻類漚制是無氧發(fā)酵
傳統(tǒng)線麻、苘麻、紅麻、苧麻等，收后放到水坑里，用石頭壓上。經(jīng)過一段時間，取出來晾干，是無氧發(fā)酵。
（3）我國農(nóng)村推廣沼氣制作
沼氣制作是無氧發(fā)酵，利用的是沼氣。沼氣液直接灌入田間對土壤造成污染，使土壤變酸，對作物有害。
（4）市場推廣的有機(jī)肥制作
代表性的秸稈用生物菌是EM菌劑，把秸稈放入田間，用土埋上，澆水后噴灑EM菌劑，發(fā)酵過程無法控制水分，也是無氧發(fā)酵。
（5）動物糞便也是無氧發(fā)酵
秸稈等經(jīng)過動物消化排出糞便，把其中的糖類、蛋白質(zhì)、脂肪消化吸收，糞便剩下的多是纖維素是無氧發(fā)酵，并帶有大量有害菌，需要烘干，與秸稈混合酵素菌、紅糖等繼續(xù)進(jìn)行有氧發(fā)酵。
3、秸稈直接燒掉或從田間拉走燒掉
燒秸稈，僅剩鉀元素，其他都變成灰，雖然草木灰是營養(yǎng)，是丟西瓜撿芝麻，更不能增加土壤有機(jī)質(zhì)含量。
四、如何利用秸稈
1994年從引進(jìn)【微生物農(nóng)業(yè)應(yīng)用法】也叫酵素菌技術(shù)傳入我國，利用現(xiàn)有資源如秸稈、頁巖、生土等進(jìn)行有氧發(fā)酵堆制有機(jī)肥，使作物大幅度增產(chǎn)，乃至翻番。這才是我國農(nóng)耕文化與生態(tài)文明最好的體現(xiàn)。這是自古農(nóng)民自己發(fā)酵，成本低。最好的方法是把秸稈有氧發(fā)酵技術(shù)教給農(nóng)民，集中田間地頭，就地建發(fā)酵池，國家資助秸稈粉碎機(jī)，翻動秸稈通氣的推土機(jī)，酵素菌種等。
此項(xiàng)技術(shù)的大范圍應(yīng)用與推廣，必將大幅度降低化肥用量，減少農(nóng)藥用量。
結(jié)論：
秸稈有氧發(fā)酵勢在必行，秸稈用機(jī)械收集在田間地頭，建有氧發(fā)酵池，堆制有機(jī)肥，需要國家資助粉碎機(jī)、發(fā)酵翻動用的掘土機(jī)，購買菌種費(fèi)等。北方還可將秸稈放到林帶里，或堆放地邊自然發(fā)酵。
