在农业绿色转型与“双碳”战略的双重背景下，将海量生物质废弃物转化为腐植酸类绿色农业投入品，是污染防治攻坚、绿色低碳转型、和美乡村建设与现代农业发展的关键支撑。腐植酸作为作物增产提质、土壤修复改良、农业减排固碳的核心要素，其人工合成技术备受关注。然而，传统腐殖化技术面临堆肥腐熟周期长、碳氮养分损失和温室气体排放高、腐殖化效率和产物价值低“一长、两高、两低”的瓶颈，严重制约了生物质废弃物大规模腐殖化的生态循环利用，亟需产业技术升级。

针对上述行业痛点，中国科学院成都生物研究所李东团队开展了系统性研究与技术攻关，取得了“机理解析-技术突破-产业应用”的系列重要进展，为酸化耕地治理和人工黑土地构建奠定了坚实基础。

一、阐明核心机理，筑牢技术研发理论根基

团队聚焦核心科学问题，攻克了生物质废弃物腐殖化途径与调控机制不明的难题。通过系统研究，明确了水热腐殖化过程中碱催化的核心作用，以及原料组分对最优温-碱配比的影响规律；揭示了含氮原料通过芳香氨基酸等中间体提升人工腐植酸产率、氮官能团含量与结构稳定性的内在机制，阐明了微生物代谢网络与碱催化-氮强化的协同路径。同时，率先探究了尿素和沼液在化学人工腐殖化中的协同促腐机制，明确其对人工腐植酸化学结构与功能基团的调控作用，为后续技术开发提供了精准的理论依据与调控策略。

二、突破核心技术，破解产业应用关键瓶颈

基于清晰的机理认知，团队针对性研发系列核心技术，逐一破解传统工艺痛点。针对秸秆营养低、水热处理能耗及催化剂成本高的问题，创新养分前置催化促腐技术，将氮磷钾前置作为腐殖化催化剂、助剂及酸碱调节剂，优选KOH为催化剂、尿素为助剂，使腐植酸产量提升20%达36.9 g/L，氮含量提升250%，产品经磷酸调至中性后符合《含腐植酸水溶肥料》（NY 1106-2010）标准，实现生物质废弃物富养腐殖化。针对生物腐殖化周期长、碳氮损失严重、木质素转化困难的问题，首创小时级生物质碱催化超快无损腐殖化技术，以玉米秸秆酸水解木质素残渣为原料，在沼液水热碱性条件下，4小时内即可完成木质素向腐植酸的高效转化，木质素转化率达82.39%，腐植酸含量达47.19 g/L，远超行业标准，且全程无碳氮排放。

三、落地规模产业化，构建绿色农业应用标杆

依托“零三废”排放超快化学催化腐殖化专利技术和相关重大科技项目，在江西南昌成功建成年处理10万吨稻秆的产业化生产线，联产含腐植酸水溶肥与可生物降解育秧盘。不仅打通了从生物质废弃物到高值农业投入品的全链条，更验证了技术的规模化应用潜力，实现了秸秆快速分质转化与全量化消纳利用，成为国内生物质废弃物腐殖化利用的标杆项目，为行业技术升级提供了可复制、可推广的产业化范例。

通过技术创新与模式重构，树立生物质废弃物人工腐殖化新范式，充分发挥腐植酸提高养分利用率，促进作物生长，优化土壤微生物群落，改善土壤团粒结构等优势，助力酸化耕地治理与人工黑土地构建，推动废弃物资源化利用向功能化和高值化转型升级。

成果发表与团队支撑

该系列研究成果已在多个国际权威期刊发表，并布局核心专利。成果发表在Chemical Engineering Journal（一区TOP，2023），Journal of Environmental Management（二区TOP，2023）；Renewable Energy（一区TOP，2025），特别研究助理解智杰，联合培养研究生王儒贤分别为第一作者，邓放副研究员为论文的唯一第一或通讯作者，李东研究员、罗倚坪副研究员等参与了该工作。此外，团队已布局的核心专利已获得授权（ZL202210985693.9）。该系列研究工作先后得到了国家重点研发计划、中国科学院A类先导专项任务（XDA0440404）、江西省“揭榜挂帅”科技攻关项目（20213AAF02023）、四川省中央引导地方科技发展项目（2023ZYD0280）、四川省关键技术攻关项目（2025NYGJ01-03）、黑龙江省“揭榜挂帅”科技攻关项目（2022ZXJ05C02-04）、成都市重点研发计划项目（2025-YF09-00072-SN）等联合资助。

文章链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960148125028101?via%3Dihub

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S030147972301633X?via%3Dihub

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894722063963?via%3Dihub