据报道，我国年产农作物秸秆达5亿吨之多，利用秸秆制作肥料不仅可减少污染，还可变废为宝。秸秆来源广泛，包括玉米秆、稻草、麦秸、豆秸、谷草、高粱秸以及各种藤蔓等，可因地制宜、就地取材。传统的物理机械法和化学碱处理法存在诸多缺点，秸秆的营养价值和利用价值均不高。因此，利用微生物的广泛适应性和多功能性来转化秸秆日益受到国内外研究者的重视，因为微生物在秸秆转化中具有用途多、营养价值高、周期短、可再生等优点。微生物学方法处理秸秆具有其他物化方法不可替代的优势，作为利用秸秆资源的新途径，前景广阔，将在农业生产中发挥越来越重要的作用。目前，研制开发理想的作物秸秆快速腐熟剂已成为微生物制剂领域的热点。此类产品在我国农业中的应用尚处于起步阶段，虽然有些品种已应用数年且效果良好，但多数产品仍存在诸多改进空间，应用效果也需多点试验验证，特别是在产品质量的技术指标、菌种组合以及提升农产品质量方面。相信通过研究者的共同努力，将很快开发出效果稳定、使用方便的分解秸秆微生物制剂，为我国农业生产服务。

（一）分解秸秆的微生物种类

作物秸秆的主要成分是纤维素、半纤维素和木质素。能够分解利用秸秆的微生物种类繁多，在自然界中广泛分布。主要种类如下：

① 能分解纤维素的细菌：芽胞杆菌属（Bacillus）、类芽胞杆菌属（Paenibacillus）、假单胞菌属（Pseudomonas）、弧菌属（Vibrio）、微球菌属（Micrococcus）、链球菌属（Streptococcus）、梭菌属（Clostridium）、原粘杆菌属（Promyxobacterium）、纤维粘菌属（Cytophaga）、生胞噬纤维菌属（Sporocytophaga）、堆囊菌属（Sorangium）、螺旋体属（Spirochaeta）等。其中，嗜热和耐热菌株尤为值得关注。

② 能分解纤维素和半纤维素的真菌：木霉属（Trichoderma）、曲霉属（Aspergillus）、青霉属（Penicillium）、分枝孢属（Sporotrichum）、轮枝孢霉属（Verticillium）、镰刀菌属（Fusarium）、根霉属（Rhizopus）等。

③ 能分解纤维素的放线菌：分枝杆菌属（Mycobacterium）、诺卡氏菌属（Nocardia）、小单孢菌属（Micromonospora）、链霉菌属（Streptomyces）等。

④ 氧化木质素的微生物：洋蘑菇（Psalliota）、鬼伞菌（Coprinus）、茯苓（Poria）、多孔菌属（Polyporus）、伞菌属（Agaricus）、糙皮侧耳（Pleurotus ostreatus）、韧皮菌属（Stereum）等。

（二）秸秆腐熟的机理

在适宜的营养（特别是氮素）、温度、湿度、通气量和pH值条件下，通过微生物的繁衍，使秸秆分解，将碳、氮、磷、钾和硫等元素分解矿化或转化为简单的有机物和腐殖质。秸秆中纤维素和半纤维素占比极大。纤维素是葡萄糖的聚合物，由于结构特殊，能抵抗多种氧化剂，只能被浓酸水解。微生物对纤维素的作用完全取决于微生物的功能和分解条件。纤维素的分解分为两个阶段：第一阶段是在微生物分泌的纤维素酶作用下水解，生成纤维糊精、纤维二糖，再在纤维二糖酶作用下生成葡萄糖；第二阶段是水解产物的发酵过程。好气微生物和厌气微生物的发酵产物有所不同：好气纤维分解菌能将纤维素完全分解，仅产生CO₂、粘液物质、色素和大量微生物细胞物质，30%～40%分解的纤维素可转化为细胞物质；嫌气性纤维分解菌则发酵生成各种有机酸（醋酸、丙酸、丁酸、蚁酸、乳酸和琥珀酸等）、醇类、二氧化碳和氢气。

木质素是复杂的植物物质，具有苯环结构及侧链，极难分解。一些细菌和高等真菌能将木质素的侧链及芳香环氧化，进而裂解木质素。在堆肥中，相当数量的木质素形成腐殖质，它是植物营养的储存库，也是土壤肥力的基础。

半纤维素包括多种化合物，如多缩戊糖和多缩糖醛酸。在微生物作用下，多糖水解为单糖（C₆H₁₂O₆、C₅H₁₀O₅），多缩糖醛酸水解为糖醛酸或糖醛酸与糖的混合物。半纤维素主要被真菌和细菌分解，也是微生物细胞物质（荚膜）的重要组成部分。

（三）秸秆腐熟剂的研制开发

微生物秸秆生物学转化的关键有三：微生物降解木质素和纤维素；生产微生物单细胞蛋白，提高秸秆营养价值；优化生产工艺。

① 快速分解秸秆微生物的筛选：根据资料，针对性地采集样品，使用恰当的培养基和培养条件分离筛选秸秆分解菌，尤其是降解木质素和纤维素的微生物。秸秆分解菌包括真菌、细菌和放线菌。以细菌为例，分解秸秆的细菌在形态学上差异极大，若仅采用单一分离方法，只能分离出某一类细菌。细菌有好氧和厌氧之分，一般厌氧细菌对温度要求较高。可根据目标采集样品（如污泥、厩肥、反刍动物瘤胃内容物或可利用纤维素的软体动物等），分离筛选定向细菌。可使用纤维素分解培养基或秸秆粉配方分离筛选秸秆分解菌。真菌、细菌、放线菌均参与秸秆分解过程，其中真菌的作用通常居首位，其次是细菌和放线菌。分解秸秆的真菌也有好氧与厌氧、中温与高温之分，需根据目标选择恰当的培养基、样品来源和培养条件，以获得预期菌株。

② 菌株的发酵培养：首先筛选菌株的培养基成分和培养条件，然后接种培养，反复筛选，获得分解能力强、生长速度快的高效菌株。

③ 根据分离菌株的特性，单独或复合使用，检测其分解能力，选定最佳搭配组合。

④ 加入能生产单细胞蛋白的微生物，提高秸秆的营养价值。此类微生物将秸秆中的营养物质转入菌体内，形成菌体蛋白；同时，通过大量培养，其生命过程中分泌活性蛋白酶，降解秸秆原料中的蛋白质，生成氨基酸，从而提高营养价值。目前常用酵母菌作为首选。

⑤ 研究腐熟剂的发酵工艺，科学生产产品。发酵工艺研究包括培养基配方、pH值、温度、通气量等条件，研究剂型并选择适合的载体。

⑥ 研究腐熟剂的最佳使用条件，进行小试和中试，综合评价腐熟剂的效果。

⑦ 利用基因工程手段，构建分解秸秆某些酶基因的理想工程菌，也是重要的研究方向。