打印 有机废弃物的化学催化超快腐殖化能够通过化学的手段转化合成性质稳定的含腐植酸物料。腐植酸作为肥料增效剂、土壤改良剂施用到土壤中，由于其较好的稳定性本身也作为土壤碳库封存于地下，从而实现将来源于农业的有机废弃物回到农田，将大气中的二氧化碳封存于土壤，彻底实现净负排。未来可以通过基于人工腐植酸的固废负排放处置和人工黑土地构建，统筹解决“城市病”和“农业病”的问题。
中国科学院成都生物研究所科研团队以玉米秸秆酸水解残渣（AHR）为原料，以氢氧化钾为助剂，在水热条件下以沼液为液相进行人工腐殖化反应，液体产物经磷酸中和后成为腐植酸型水溶肥料。实验中利用响应曲面法探究了氢氧化钾浓度（1–3 mol/L）、反应时间（2–6 h）和温度（140–180 °C）对腐植酸转化率、固体保留率等关键指标的影响规律；结合多种测试手段对人工腐植酸进行理化表征，探究了沼液预浸泡促进腐殖化和参与腐植酸改性的相关机制；通过盆栽实验，考察了固体有机肥和腐植酸水溶肥对小白菜生长和土壤改良的影响。该成果对于有机废弃物资源的高值化和精细化利用具有重要的科学意义。
研究发现，相对于温度和反应时间，氢氧化钾浓度是人工腐植酸转化率最显著的影响因子。氢氧化钾浓度的增高促进了腐殖化前体物质木质素和半纤维素的分解，进而提升了腐植酸转化率。但过高的氢氧化钾浓度不仅显著增加成本，还降低了稻草中纤维素组分的保留。最终经响应面优化，结合含腐植酸水溶肥料国标NY 1106-2010，确定了人工腐殖化的最佳工艺条件为：氢氧化钾浓度为1.5mol/L，温度为180 °C，反应时间为4h。通过沼液与AHR进行联合水热腐殖化可实现最高51.43 %的人工腐植酸（AHA）得率，比AHR直接水热的AHA得率提高了15.04%；通过10天的沼液浸润AHR预处理，可进一步提高82.39%的AHA得率；本研究得到的人工腐植酸与天然腐植酸的化学组成较为相似，具有替代天然腐植酸的潜力。在土壤中添加人工腐植酸水溶肥，对小白菜生长具有明显促进作用，淋溶后小白菜干重仍可增重54.16%；与化肥相比，腐植酸水溶肥在淋溶条件下显示出较好的保肥效果；同时对于土壤的pH、有机质、腐植酸含量都有一定的提升。腐植酸水溶肥对于盆栽土壤的微生物群落都有着明显影响，提高促生菌的相对丰度的同时降低了致病菌的相对丰度。
本研究得到了黑龙江省科技厅项目（2022ZXJ05C02-04）与江西省科技厅项目（20213AAF02023）的支持。研究成果以助理研究员邓放为第一作者，李东研究员为通讯作者发表在Journal of Environmental Management期刊上。
木质素残渣人工水热腐殖化制备腐殖酸水溶肥的研究