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自然循環之道 楊秋忠的酵素飛彈

楊秋忠(右)、楊禮亘父子,一個負責技術,一個負責銷售,將酵素處理法推廣到國際。

楊秋忠(右)、楊禮亘父子,一個負責技術,一個負責銷售,將酵素處理法推廣到國際。
 

因氣候變遷、大量使用化學肥料、農藥造成土壤劣化,導致全球面臨糧食生產匱乏的危機,加上有機廢棄物未妥善回收,更使環境雪上加霜。

而中央研究院院士、國內「微生物肥料」催生者楊秋忠,卻能打破數千年來以「微生物」來處理有機廢棄物的慣例,改以「酵素反應劑」催化作用,創下全球最快三小時內將廢棄物轉化為有機肥的方法。正如老子《道德經》所云:「人法地,地法天,天法道,道法自然」,源頭來自土壤的有機廢棄物,變成有機肥回到土壤,如此良性循環,地球才能生生不息。

 

上午八點不到,桃園市清潔隊一車車「廚餘車」陸續運至位於觀音區的泓橋環保公司,半自動化的流程中,自動送板機先將廚餘筒翻筒,廠房瀰漫著廚餘微微的刺酸味,廚餘在輸送帶上,經過磁吸、人工挑選出非廚餘的東西、粉碎、脫水,在預拌槽中拌入酵素、炭化稻殼,接著送入反應機,三小時後,泛著潮溼土味的有機肥即出爐。

有機廢棄物堆肥達人張永祺說:「過去傳統堆肥法要三個月才能做成堆肥,現在用酵素來分解廚餘,只要三小時,平均一小時可以處理十噸的廚餘,以一天八小時的工時計算,每天可以處理80噸廚餘,產製約47~48噸的有機肥。」

張永祺將其中四分之一的有機肥,免費回饋送給觀音區的農戶。稻米第二產銷班班長徐桂本說,將酵素有機肥作為底肥,施作在西瓜、蘿蔔上,效果不輸給化學肥料。

這種快速催肥法與所使用的酵素,來自土壤學專家楊秋忠研發的「標靶酵素處理法」。

催生微生物肥料

出身南投國姓鄉農家的楊秋忠,1980年回國在中興大學任教,開始研究微生物肥料。他說,1980年代正是大量使用化學肥料、農藥的年代,如果一直講化學肥料的缺點,農民無法接受,因此他改從「保養」的觀念來講土壤劣化的問題,藉此勸說農民多使用有益菌及有機質肥料,為此他全省走透透,向農民「開講」土壤保養之道,傳授如何施肥讓水果又甜又好吃,累積至今已講了600多場。

土壤的基礎在於土壤微生物,楊秋忠想用微生物肥料創造有機肥料中的一條新路,例如木屑做的肥料有機質高,是最佳的土壤改良劑。但當時學界並不認可微生物肥料,主因在於除了豆科作物共生固氮菌外,微生物肥料所含氮、磷、鉀等肥料元素很低。

楊秋忠認為,肥料不在「肥不肥」,最重要是會不會用。以肥料「廣義」的定義來說,「能夠促進植物養分利用的就是肥料。」1990年楊秋忠在日本第14屆國際土壤科學大會發表論文,提出微生物肥料的可行性,這樣的研究至少超前世界五至十年,他說:「以美國為例,當時仍把微生物視為『植物生物刺激劑』,而非『肥料』。」

帶著「雖千萬人吾往矣」的信念,楊秋忠與研究團隊一步一步展開研究,從盆栽試驗、田間試驗,並且把研究成果進行技術移轉,輔導業界生產「微生物肥料」,從無到有,一路走來30年。他更進一步協助政府將微生物肥料產業法制化,2010年所制定的「肥料查驗辦法」與「肥料種類品目及規格」等法規,確立了微生物肥料登記管理的法制根據。他所撰寫的《土壤與肥料》成為土壤學界的聖經,並且翻譯成英文、韓文、馬來西亞語等版本,目前已更新到第十版。

從微生物延伸到酵素

2010年打完「微生物肥料」這場戰役,楊忠秋尋找新的戰場「酵素反應劑」。

傳統堆肥法即是利用微生物,處理廚餘、動物糞便,或是殘枝樹葉等有機質廢棄物,來製成肥料,過程中需要不斷翻攪和噴水,以提供空氣和維持適當溫濕度,微生物才能夠好好繁殖,進行分解。髒臭不說,在分解廚餘的過程需要大量的空間,並且曠日費時。

為何想用酵素取代微生物?他以淺顯的例子解釋,傳統戰爭派軍人上場打戰,軍人需要吃飯要訓練,微生物就像軍人一樣,分解廚餘最快一個月,分解枯枝木屑慢則要六個月;而採用取出微生物的酵素則是會做工的蛋白質,就像直接對準目標攻擊的飛彈一樣,由酵素反應劑「發功」,直接命中有機廢棄物。
 

大豐有機農場的青農張銘輝,使用酵素有機肥,讓土質鬆軟,土壤透氣性高。

大豐有機農場的青農張銘輝,使用酵素有機肥,讓土質鬆軟,土壤透氣性高。
 

研發酵素反應劑當飛彈

要做飛彈並不容易,酵素十分不穩定,就像牛奶一樣,保存不善就容易壞掉,溫度是一大挑戰,以廚餘為例,必須透過加熱的過程來殺死病原菌,但一加熱也把酵素給殺死了,必須找到耐高溫的菌種及適合的載體。

「我的菌種庫有8,000多種菌種,先找出有潛力的酵素來源,再根據它們不同的功能,找出數十株強中手。」楊秋忠說:「當然也會遇到瓶頸,失敗乃兵家常事。最重要的是找出失敗的原因。」就像到沙灘撿貝殼,除非比別人早去,或是比別人仔細,科學研究也是這樣。有次實驗室裡有學生發現,居然有一種細菌用紫外線照了一分鐘都沒死,喜出望外「有驚人的重大發現」。經仔細檢查,才發現學生犯了嚴重的錯誤,沒有拿開玻璃罩,一旦拿開,紫外線一照,30秒細菌就死光光了!

作研究要膽大心細,還要勇往直前。「在我的字典沒有難這個字。」楊秋忠在笑談中強調:「難的是自己的心。」一定不容易,但是所有的困難都是可以克服的;轉個彎想,也可以有不同的發現。

菌種庫就像是楊秋忠的彈藥庫,研發的過程中也有許多收獲。好比研發多彈頭的飛彈一樣,還會發現新的菌種。多年前,他已發現30多種新菌種,發表在《國際系統與進化微生物學雜誌》(IJSEM),學生建議他用楊秋忠自己的名字來命名;喜歡挑戰的他卻誇下海口,找到第100株時再來命名。2014年他果真找到第一百株新的菌種,不只是新種,而且是新屬,取名為楊氏屬菌(Youngimonas),累積至今發現的新穎菌種多達150株。

以農業的台積電自許

楊秋忠花了七年的時間,解決了酵素反應劑在催化作用過程中,所面臨的種種問題,他運用不同功能的酵素群,改變有機廢棄物中臭味的結構,針對不同有機廢棄物的「搗蛋成份」,施以標靶酵素反應劑,將之分解及轉換成安定的成份。例如最難分解的是動物的肉,除了成份複雜,還有油脂成份,就要用不同菌種製成的「雞尾酒」酵素反應劑來作用。

又如動物糞便中,雞屎堪稱營養成份高的肥料,但蛋雞、肉雞糞便需要使用不同酵素反應劑來分解。都是雞,拉出來不都一樣嗎? 原來是雞舍的設置不一樣,肉雞雞舍會有木屑、稻殼等作為墊料;蛋雞則是「純雞糞」。

為了推廣標靶酵素處理法,楊秋忠透過科技部價創計畫募資,獲得香港商生利國際、富邦、台新金控等資金挹注,2017年10月設立地天泰農業生技公司,如果一天三班制進入量產,每天可以生產60噸的酵素反應劑。

原本在虎尾科技大學任教的兒子楊禮亘,不忍心年逾七旬的父親要解決技術問題,又要操心財務與業務,索性辭去教職,協助父親推廣酵素處理法,目前銷售市場42%分布在中國大陸,台灣27%,東南亞佔了18%。

「我們推廣示範時,幾乎沒有人相信可以三小時內製成堆肥。」縱使去(2020)年疫情嚴峻,楊禮亘仍至大陸推廣,他說,大陸地區西北禽畜養殖場,每場的規模動輒十萬頭牛,每天產生上百噸的糞尿,過去都是露天產製堆肥,夏季時可以供應當地香梨、葡萄等瓜果肥料之用,但冬天由於氣候太過乾燥,動物糞便只能就地掩埋。用酵素反應劑來處理,因為透過密閉的反應機,冬季也能生產,連在四川省2,400公尺高海拔零下五度的農場都沒有問題。

救世界從救土壤開始

地天泰辦公室裡掛著楊秋忠的畫作,楊秋忠以科學家的思考來作畫,他自創「道之畫」理論,在水墨的揮灑之間,洞察自然之道。

他的研究也是如此,基於「從土裡來,往土裡去」的理念,土壤是作物之母,全世界已有三分之一的土壤劣化,因為大量化學肥料、汙染,讓土壤的「老本」──土壤內的有機質大量分解,加上氣候變遷,導致病蟲害增加,讓農業生產面臨嚴峻的挑戰。

以台灣來說,一年有來自農業、工業及城市至少2,000多萬噸的有機廢棄物,但是真正回收處理的不到600萬噸,其餘都進了掩埋場或是沒有妥善的運用,如果好好運用,不僅可以減少廢棄物的汙染,作好的有機肥,取代化學肥料,又可以肥沃土壤。

楊秋忠向農政單位呼籲,設定目標,2050年讓台灣成為有機島,不只達到糧食的安全,也可以告訴全世界,台灣的食物,有機又永續。