有機肥的生產(chǎn)一般都要經(jīng)過堆肥發(fā)酵過程。 堆肥是在一定條件下，通過微生物的作用，使有機物不斷降解、穩(wěn)定化，產(chǎn)生適合土地利用的產(chǎn)品的過程。

堆肥作為一種古老而簡單的處理有機廢物、制造肥料的方法，隨著研究的深入和方法的改進而備受各國重視，因為它具有良好的生態(tài)意義，也給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來巨大效益。 以受益。 有許多報道稱，使用腐爛的堆肥來準備苗床可以抑制土傳疾病。 而堆肥過程高溫階段后隨之而來的拮抗細菌可以使細菌數(shù)量達到很高的水平； 堆肥過程中，在微生物的作用下，各有機物達到難以分解、穩(wěn)定、易于作物吸收的狀態(tài)； 同時，微生物的作用在一定范圍內(nèi)減輕重金屬的毒性作用。 可見，堆肥是一種簡單有效的生產(chǎn)生物有機肥的方法，有利于生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

我國大部分有機肥產(chǎn)品僅堆肥發(fā)酵15-20天，此類產(chǎn)品只能達到無害化標準。 優(yōu)質(zhì)有機肥的發(fā)酵過程一般需要45-60天。

這是因為在堆肥初期的升溫和高溫階段，植物病原菌、蟲卵、雜草種子等有害微生物會被殺死。 但微生物在這個過程中的主要作用是新陳代謝和繁殖，只產(chǎn)生少量的微生物。 代謝物，而這些代謝物不穩(wěn)定，很難被植物吸收。 在降溫后期，微生物會腐殖化有機物，并在此過程中產(chǎn)生大量有利于植物生長和吸收的代謝產(chǎn)物。 此過程需要 45-60 天。

通過這個過程堆肥可以達到三個目的：一是無害化；二是無害化。 第二，腐殖化； 第三，大量的微生物代謝產(chǎn)物如各種抗生素、蛋白質(zhì)物質(zhì)等。

為什么堆肥會產(chǎn)生這樣的效果呢？ 下面我們對堆肥的原理進行更詳細的介紹。

有機肥發(fā)酵原理

堆肥過程中有機物的轉(zhuǎn)化

堆肥中的有機物在微生物的作用下發(fā)生復雜的轉(zhuǎn)化。 這個轉(zhuǎn)變可以概括為兩個過程：

一是有機質(zhì)的礦化過程，即將復雜的有機質(zhì)分解為簡單物質(zhì)，最終生成二氧化碳、水、礦質(zhì)養(yǎng)分等；

另一種是有機物的腐殖化過程，即有機物分解后再合成，生成更為復雜的特殊有機物——腐殖質(zhì)。 這兩個過程同時進行，但方向相反。 不同條件下，各工序的強度有明顯差異。

有機質(zhì)礦化

⑴ 分解的不含氮有機物的多糖化合物（淀粉、纖維素、半纖維素）在微生物分泌的水解酶的作用下首先水解成單糖。 葡萄糖在通風良好的條件下分解迅速，中間產(chǎn)物如酒精、乙酸、草酸等不易積累，最終形成CO2和H2O，同時釋放出大??量熱能。 如果通風不良，單糖在厭氧微生物的作用下會緩慢分解，產(chǎn)生較少的熱量并積累一些中間產(chǎn)物——有機酸。 在極度厭氧的微生物條件下，還會產(chǎn)生CH4、H2等還原物質(zhì)。

⑵含氮有機物的分解 堆肥中的含氮有機物包括蛋白質(zhì)、氨基酸、生物堿、腐殖質(zhì)等，除腐殖質(zhì)外，大部分都很容易分解。 例如，蛋白質(zhì)在微生物分泌的蛋白酶的作用下逐步降解，產(chǎn)生各種氨基酸，然后經(jīng)過氨化和硝化作用，分別形成銨鹽和硝酸鹽，可供植物吸收利用。

⑶含磷有機物的轉(zhuǎn)化堆肥中的含磷有機物在多種腐生微生物的作用下，形成磷酸，成為植物可以吸收利用的養(yǎng)分。

⑷含硫有機物的轉(zhuǎn)化堆肥中的含硫有機物通過微生物的作用生成硫化氫。 硫化氫在有氧環(huán)境中容易積聚，對植物和微生物有毒。 但在通風良好的條件下，硫化氫在硫細菌的作用下被氧化成硫酸，并與堆肥中的鹽堿作用形成硫酸鹽，不僅消除了硫化氫的毒害，而且還成為硫營養(yǎng)物，植物可以吸收。 在通風不良的情況下，發(fā)生脫硫，導致硫酸轉(zhuǎn)化為H2S而流失，對植物有毒。 在堆肥發(fā)酵過程中，可采用定期翻動措施，以提高堆肥的通氣性，消除脫硫效果。

⑸脂質(zhì)和芳香族有機物的轉(zhuǎn)化。 單寧、樹脂等結(jié)構(gòu)復雜，分解緩慢，其最終產(chǎn)物也是CO2和水； 木質(zhì)素是含有植物原料（如樹皮、鋸末等）的堆肥中特別穩(wěn)定的有機化合物，是一種結(jié)構(gòu)復雜、含有芳香核的化合物，在植物組織中以聚合物的形式存在，這是極其困難的。分解。 在通風良好的條件下，主要通過真菌和放線菌的作用緩慢分解，其芳香核心可轉(zhuǎn)化為醌類化合物，是腐殖質(zhì)再合成的原料之一。 當然，這些物質(zhì)在一定條件下會不斷分解。

綜上所述，堆肥有機質(zhì)礦化可以為作物和微生物提供速效養(yǎng)分，為微生物活動提供能量，為堆肥有機質(zhì)腐殖化準備基礎(chǔ)原料。 當堆肥的活動以需氧微生物為主時，有機物迅速礦化，產(chǎn)生更多的二氧化碳、水和其他營養(yǎng)物質(zhì)。 分解迅速而完全，并放出大量熱能。 當堆肥的活性以厭氧微生物為主時，有機物的分解緩慢，往往不完全，釋放的熱能很少。 其分解產(chǎn)物除植物養(yǎng)分外，極易積累有機酸和CH4、H2S、PH3、H2等還原性物質(zhì)。 當它達到一定程度時，對農(nóng)作物的生長不利。 甚至有害。 因此，堆肥發(fā)酵時的翻堆也是為了轉(zhuǎn)換微生物活動類型，消除有害物質(zhì)。

2、有機物腐殖化過程

關(guān)于腐殖質(zhì)的形成過程有多種說法，大致可分為兩個階段：第一階段，有機殘渣分解，形成構(gòu)成腐殖質(zhì)分子的原始物質(zhì)，如多酚、含氮有機物（氨基）等。酸、肽等）等； 第二階段，微生物分泌的多酚氧化酶首先將多酚氧化成醌，然后醌與氨基酸或肽縮合形成腐殖質(zhì)單體。 由于酚類、醌類和氨基酸類的種類很多，相互縮合的方式也不同，所以形成的腐殖質(zhì)單體也多種多樣。 在不同的條件下，這些單體進一步縮合形成不同大小的分子。

堆肥發(fā)酵過程

堆肥實際上是廢物穩(wěn)定的一種形式，但它需要特殊的濕度、通風和微生物來產(chǎn)生合適的溫度。 一般認為這個溫度應(yīng)高于45℃。 保持如此高的溫度可以滅活病原菌并殺死雜草種子。 適當堆肥后剩余的有機物分解率低，相對穩(wěn)定，容易被植物吸收。 堆肥后氣味可大大減少。

許多不同類型的微生物參與堆肥過程。 由于原料和條件的變化，各種微生物的數(shù)量不斷變化，因此沒有一種微生物總是在堆肥過程中占主導地位。 每個環(huán)境都有自己特定的微生物菌群，微生物的多樣性使得堆肥即使在外部條件發(fā)生變化時也能避免系統(tǒng)崩潰。

堆肥過程主要依靠微生物的作用，微生物是堆肥發(fā)酵的主體。 參與堆肥的微生物有兩個來源：一是有機廢物中大量的原始微生物；二是有機廢物中的微生物。 另一種是人工添加微生物菌劑。 這些菌株在一定條件下具有很強的分解某些有機廢物的能力。 它們活性強、繁殖快、分解有機物快。 它們可以加速堆肥反應(yīng)的進程，縮短堆肥反應(yīng)的時間。

堆肥一般分為好氧堆肥和厭氧堆肥兩種。 好氧堆肥是有機物質(zhì)在有氧條件下的分解過程，其代謝產(chǎn)物主要是二氧化碳、水和熱量； 厭氧堆肥是有機物質(zhì)在厭氧條件下的分解過程，厭氧分解的最終代謝產(chǎn)物是甲烷、二氧化碳和許多低分子量的中間體，如有機酸等。

參與堆肥過程的微生物主要類型是細菌、真菌和放線菌。 這三類微生物包括嗜溫細菌和高溫細菌。

堆肥過程中，微生物種群隨溫度變化發(fā)生如下交替變化：低溫、中溫菌群向中高溫菌群轉(zhuǎn)變，中高溫菌群主要向高溫菌群轉(zhuǎn)變。中低溫菌群。 隨著堆肥時間的延長，細菌逐漸減少，放線菌逐漸增多，堆肥末期霉菌和酵母菌明顯減少。

有機堆肥的發(fā)酵過程可以簡單分為以下4個階段▼

⑴加熱階段堆肥初期，堆肥中的微生物主要是中溫好氧菌種。 最常見的是非芽孢細菌、芽孢細菌和霉菌。 它們啟動堆肥的發(fā)酵過程，在有氧條件下大力分解易分解的有機物（如單糖、淀粉、蛋白質(zhì)等），產(chǎn)生大量的熱量，不斷提高堆肥的溫度，從20℃左右°C至40°C，稱為加熱階段，或中溫階段。

⑵高溫階段 隨著溫度的升高，嗜熱微生物逐漸取代嗜溫菌種并發(fā)揮主導作用。 氣溫持續(xù)升高，一般幾天內(nèi)可達50℃以上，進入高溫階段。 在高溫階段，嗜熱放線菌和嗜熱真菌成為優(yōu)勢物種。 它們強烈分解堆肥中的復雜有機物質(zhì)（如纖維素、半纖維素、果膠物質(zhì)等），積聚熱量，堆肥溫度升至60-70℃，甚至高達80℃。 然后大部分嗜熱物質(zhì)微生物也大量死亡或進入休眠狀態(tài)（20天以上），這對加速堆肥的成熟起到重要作用。 堆肥不當?shù)亩逊手挥懈邷仄诤芏蹋蛘吒具_不到高溫，因此成熟速度很慢，半年甚至更長的時間都無法達到半腐爛狀態(tài)。

⑶冷卻階段：高溫階段持續(xù)一定時間后，大部分纖維素、半纖維素、果膠類物質(zhì)已分解，留下難以分解的復雜成分（如木質(zhì)素）和新形成的腐殖質(zhì)，微生物的活性減弱。 ，溫度逐漸下降。 當氣溫降至40℃以下時，嗜溫微生物再次成為優(yōu)勢物種。

如果冷卻階段提前到來，則表明堆肥條件不理想，植物物質(zhì)沒有完全分解。 此時，可翻轉(zhuǎn)堆料，將堆料混合均勻，產(chǎn)生二次熱量，提高溫度，促進堆肥成熟。

⑷分解保肥階段：堆肥成熟后，體積收縮，堆溫下降至略高于氣溫。 此時應(yīng)將堆肥壓實，創(chuàng)造厭氧狀態(tài)，削弱有機質(zhì)的礦化作用，以利于肥料保存。

總之，有機堆肥的發(fā)酵過程實際上是各種微生物的新陳代謝和繁殖過程。 微生物的代謝過程就是有機物的分解過程。 有機物的分解不可避免地會產(chǎn)生能量，從而驅(qū)動堆肥過程，提高溫度，并使潮濕的基質(zhì)變干。

許多堆肥基質(zhì)攜帶人類、動物和植物病原體，以及雜草種子等有害生物。 在堆肥過程中，通過短時間持續(xù)升高溫度，可以有效控制這些生物的生長。 因此，高溫堆肥的一大優(yōu)點是能夠滅活人類和動植物病原體以及種子。

病原體和種子由于細胞死亡而失活，這很大程度上是基于酶的熱失活。 酶失活在適當?shù)臏囟认率强赡娴?，但在高溫下是不可逆的?在較小的溫度范圍內(nèi)，酶的活性部分會迅速降低。 如果沒有酶的作用，細胞就會失去功能并死亡。 只有少數(shù)酶可以承受長時間的高溫。 因此，微生物對熱滅活非常敏感。

研究表明，在一定溫度下加熱一段時間可以消滅病原體或滋擾生物。 通常在60-70℃（濕熱）的溫度下加熱5-10分鐘。 它能破壞非芽孢菌和芽孢菌非休眠體的活性。 采用熱力殺菌，70℃加熱30分鐘，可消滅污泥中的病原體。 然而，在較低溫度（50-60°C）下，一些病原菌可以被滅活長達 60 天。 因此，堆肥過程中需要保持一段時間60℃以上的溫度。

堆肥過程中，必要時應(yīng)翻堆。 一般在堆溫越過峰值并開始冷卻時進行。 翻轉(zhuǎn)堆體可以使內(nèi)外層不同分解溫度的物質(zhì)重新均勻混合。 如果濕度不夠，可加些水，以促進堆肥均勻。

堆肥過程中，各種生物和微生物的死亡、更替和物質(zhì)形態(tài)的轉(zhuǎn)變是同時進行的。 上述塊介紹是從不同角度，無論是從熱力學、生物學還是物質(zhì)轉(zhuǎn)化角度，對堆肥發(fā)酵的原理進行了簡要介紹。 從角度來看，這些反應(yīng)不可能在短則幾天、十幾天的時間內(nèi)完成，這就是為什么即使溫度、濕度、水分、微生物等各種條件控制得很好，堆肥仍然需要進行。通過 45-60 天的時間。