有機肥料發(fā)酵原理

1。概述

任何合格和高質(zhì)量的有機肥料的生產(chǎn)都必須經(jīng)過堆肥發(fā)酵過程。

堆肥是一個過程，在某些條件下，微生物的作用不斷降解和穩(wěn)定有機物，并生產(chǎn)適合土地使用的產(chǎn)品。

堆肥是一種古老而簡單的治療有機廢物和制造肥料的方法，隨著研究和改進方法的加深，各個國家都高度重視，因為它具有良好的生態(tài)意義并為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了好處。有許多報道稱，用腐爛的堆肥制備種子床可以抑制土壤傳播的疾病。此外，堆肥過程的高溫階段后跟隨的拮抗細菌可以使細菌計數(shù)達到很高的水平。在微生物的作用下，每個有機物都可以達到一個難以被農(nóng)作物分解，穩(wěn)定且易于吸收的狀態(tài)。同時，微生物在一定范圍內(nèi)起作用，以降低重金屬的毒性?？梢钥闯?，堆肥是生產(chǎn)生物有機肥料的一種簡單有效的方法，這對生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展有益。

我國的大多數(shù)有機肥料產(chǎn)品僅堆肥和發(fā)酵15-20天，此類產(chǎn)品只能符合無害的標準。高質(zhì)量有機肥料的發(fā)酵過程通常需要45-60天。這是因為在堆肥早期階段和高溫階段的加熱階段，它將殺死有害的微生物，例如植物的病原體病原體，昆蟲雞蛋，雜草種子等，但是在此過程中，微生物的主要功能是代謝和繁殖，并且僅產(chǎn)生少量的代謝物，并且這些代謝不得不掩蓋，并且是不可能的。直到以后的冷卻期，微生物才會嗡嗡作響，并產(chǎn)生大量有利于植物生長和吸收的代謝產(chǎn)物。這個過程需要45-60天。堆肥可以通過此過程實現(xiàn)三個目標：一個是無害的；第二個是腐敗化；第三是大量的微生物代謝產(chǎn)物，例如各種抗生素和蛋白質(zhì)物質(zhì)。

為什么堆肥會產(chǎn)生這種影響？下面我們將詳細介紹堆肥原理。

2。有機肥料發(fā)酵原理

（i）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經(jīng)歷了復(fù)雜的轉(zhuǎn)化?？梢詫⑦@種轉(zhuǎn)化總結(jié)為兩個過程：一個是有機物的礦化過程，即復(fù)雜的有機物分解為簡單物質(zhì)，最后是二氧化碳，水，礦物質(zhì)養(yǎng)分等的產(chǎn)生。另一個是有機物的嗡嗡聲過程，即有機物是分解的，然后合成以產(chǎn)生更復(fù)雜的特殊有機物 - 腐殖質(zhì)。這兩個過程是同時進行的，但在相反的方向上，在不同的條件下，每個過程的強度差異很大。

1。有機物的礦化

⑴在微生物分泌的水解酶的作用下，首先將無氮的多糖化合物（淀粉，纖維素，半纖維素）水解為單糖。葡萄糖在良好的通風條件下迅速分解，中間產(chǎn)物，例如酒精，乙酸，草酸不容易積聚，最終形成二氧化碳和H2O，同時釋放大量的熱能。如果通風較差，在氣態(tài)微生物的作用下，單糖會緩慢分解，產(chǎn)生更少的卡路里并積累一些中間產(chǎn)物 - 有機酸。在極端的微生物下，還將產(chǎn)生減少CH4和H2等物質(zhì)。

⑵含有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。除了腐殖質(zhì)外，大多數(shù)很容易分解。例如，在微生物分泌以產(chǎn)生各種氨基酸的蛋白酶的作用下，蛋白質(zhì)被逐步降解，然后通過氨和硝酸化分別形成銨鹽和硝酸鹽，可以被植物吸收和利用。

⑶在多種腐生微生物的作用下，含有磷的有機物的轉(zhuǎn)化堆肥中含有磷的有機化合物形成磷酸，成為植物可以吸收和利用的養(yǎng)分。

⑷含硫的有機化合物轉(zhuǎn)化中含硫的有機化合物可以通過微生物的作用來形成硫化氫。硫化氫容易在氣體相關(guān)環(huán)境中積累，并且可以毒害植物和微生物。然而，在良好的通風條件下，在硫細菌的作用下將硫化氫氧化為硫酸，并用堆肥中的鹽基堿作用以形成硫酸鹽，這不僅消除了硫化氫的中毒，而且還成為植物可以吸收的硫營養(yǎng)素。在通風不良的情況下，發(fā)生抗硫酸化，將硫酸轉(zhuǎn)化為H2S并引起對植物的毒性。在堆肥發(fā)酵過程中，可以通過定時推翻措施來提高堆肥的可容納性，從而消除抗硫化作用。

⑸脂質(zhì)和芳香有機化合物的轉(zhuǎn)化具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和緩慢的分解，其最終產(chǎn)物是二氧化碳和水。木質(zhì)素是堆肥中特別穩(wěn)定的有機化合物，其中含有植物性原材料（例如樹皮，木片等）。它具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，包含芳香核，并且存在于多種形式的植物組織中，因此很難分解。在良好的通風條件下，它通過真菌和放線菌的作用緩慢分解。芳族核可以變成喹酮化合物，這是重新合成腐殖質(zhì)的原材料之一。當然，在某些條件下，這些物質(zhì)將繼續(xù)分解。

總而言之，堆肥有機物的礦化可以為農(nóng)作物和微生物提供快速作用的營養(yǎng)，為微生物活性提供能量，并為荷肥肥料有機物的基本原料提供基本的原料。當堆肥主要基于氣體友好的微生物時，有機物會迅速礦化并產(chǎn)生更多的二氧化碳，水和其他營養(yǎng)素，這些碳和其他營養(yǎng)物質(zhì)會迅速而徹底地分解，并釋放大量的熱能。當堆肥主要基于氣體友好的微生物時，有機物的分解速度很慢，通常不完整，并且釋放較少的熱能。除植物營養(yǎng)外，分解產(chǎn)物易于積聚有機酸并減少CH4，H2S，PH3，H2等物質(zhì)。當它們達到一定水平時，它們將不利于作物生長甚至有害。因此，在堆肥發(fā)酵過程中傾覆也是轉(zhuǎn)化微生物活性的類型以消除有害物質(zhì)。

2。有機物的嗡嗡聲過程

關(guān)于腐殖質(zhì)的形成過程有許多陳述，可以將其大致分為兩個階段：第一階段，有機殘基分解以形成組成腐殖質(zhì)分子的原始材料，例如多酚，含氮的有機物（氨基酸，肽等）；第二階段，首先是微生物分泌的多酚氧化酶將多酚氧化為喹酮，然后用氨基酸或肽將喹酮凝結(jié)以形成腐殖質(zhì)。由于苯酚，醌和氨基酸有多種類型，因此凝結(jié)的方式不同，形成的腐殖質(zhì)單體也是多種多樣的。在不同的條件下，這些單體進一步凝結(jié)形成大小不同的分子。

（ii）堆肥過程中重金屬的轉(zhuǎn)化

城市污泥富含農(nóng)作物生長所需的各種營養(yǎng)和有機物，并且是堆肥發(fā)酵的最佳原材料之一。但是，城市污泥通常含有重金屬，通常指汞，鉻，鎘，鉛，砷等。微生物，尤其是細菌和真菌，在重金屬的生物轉(zhuǎn)化中起重要作用。盡管某些微生物可以改變環(huán)境中重金屬的存在，但會增加化學物質(zhì)的毒性，引起嚴重的環(huán)境問題或集中重金屬，并通過食物鏈積累。但是一些微生物可以通過直接和間接的動作從環(huán)境中清除重金屬，這有助于改善環(huán)境。例如，首先引起注意引起環(huán)境污染的重金屬汞，汞的微生物轉(zhuǎn)化包括三個方面：無機汞（HG2+）的甲基化，將無機汞（HG2+）減少到HG0和HG0，以及甲基汞和其他有機汞化合物對HG0的裂解。這些微生物將無機和有機汞轉(zhuǎn)化為元素汞，稱為抗氧化微生物。盡管微生物無法降解重金屬，但它們可以通過通過重金屬的轉(zhuǎn)化來控制其轉(zhuǎn)化途徑來降低毒性。

（iii）復(fù)合發(fā)酵過程

堆肥實際上是穩(wěn)定浪費的一種形式，但需要特殊的濕度，通風條件和微生物才能產(chǎn)生適當?shù)臏囟取ＭǔＵJ為該溫度應(yīng)高于45°C。維持這種高溫會使病原體失活并殺死雜草種子。合理堆肥后的殘留有機物很低，相對穩(wěn)定，易于被植物吸收。堆肥后可以大大減少氣味。

堆肥過程中涉及許多不同種類的微生物。由于原材料和條件的變化，各種微生物的數(shù)量也在不斷變化，因此在堆肥過程中沒有微生物始終占主導地位。每個環(huán)境都有自己的特定微生物菌群，微生物的多樣性允許堆肥在外部條件發(fā)生變化時避免系統(tǒng)崩潰。

堆肥過程主要依賴于微生物的作用，這是堆肥發(fā)酵的主體。堆肥中有兩種微生物來源：一種是有機廢物中的大量微生物。另一種是人為添加的微生物接種劑。這些細菌物種在某些條件下具有強大的某些有機廢物的分解能力，并且具有強大活性，快速繁殖和有機物的快速分解的特征。它們可以加速堆肥反應(yīng)的過程并縮短堆肥反應(yīng)的時間。

堆肥通常分為有氧堆肥和厭氧堆肥。有氧堆肥是有機材料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。厭氧堆肥是在厭氧條件下有機材料的分解過程。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中間產(chǎn)物，例如有機酸。

堆肥過程中涉及的微生物的主要類型是細菌，真菌和放線菌。這三種微生物包括中溫細菌和高溫細菌。

在堆肥過程中，微生物的種群與溫度變化交替交替，如下所示：低和中等溫度的細菌基主要轉(zhuǎn)化為中高溫細菌基團，并且中等高度的細菌基主要轉(zhuǎn)化為中等溫度細菌組。隨著堆肥時間的延長，細菌逐漸減少，放線菌的數(shù)量逐漸增加，在堆肥結(jié)束時，霉菌和酵母菌顯著減少。

有機堆肥的發(fā)酵過程可以分為以下4個階段。

⑴在發(fā)燒階段堆肥的早期階段，堆肥中的微生物主要是溫度和氣體友好的物種，最常見的物種是無孢子的細菌，無孢子的細菌和霉菌。他們在良好的氣體條件下啟動了堆肥，劇烈分解并易于分解有機物（例如簡單糖，淀粉，蛋白質(zhì)等）的發(fā)酵過程，產(chǎn)生大量熱量，不斷升高堆肥溫度，并從20英尺升高到40℃，稱為加熱階段或中等溫度階段或中等溫度階段。

⑵溫度升高，熱熱友好的微生物逐漸替代中等溫度的物種并發(fā)揮領(lǐng)導作用。溫度持續(xù)升高，通常在幾天內(nèi)達到50℃，進入高溫階段。在高溫階段，高熱放線菌和高加熱真菌成為主要物種。它們在堆肥中強烈分解復(fù)雜的有機物質(zhì)（例如纖維素，半纖維素，果膠物質(zhì)等），積聚熱，堆肥溫度升至60-70℃，甚至最高80°。然后，大多數(shù)好的熱微生物大量死亡或進入休眠狀態(tài)（超過20天），這在加速堆肥鈣化中起著重要作用。堆肥堆肥的堆肥僅具有很短的高溫期，或者根本無法達到高溫，因此鈣化非常慢，無法在半年或更長的時間內(nèi)達到半定量狀態(tài)。

⑶當高溫階段持續(xù)一段時間時，大多數(shù)纖維素，半纖維素和果膠物質(zhì)已被分解，留下了難以分解的復(fù)雜成分（例如木質(zhì)素）和新形成的腐殖質(zhì)，微生物的活性弱化，并且溫度逐漸下降。當溫度降至40°C以下時，中溫度微生物再次成為主要物種

如果冷卻階段較早，則意味著堆疊條件不理想，并且植物物質(zhì)的分解不足。目前，您可以將樁攪拌并充分混合累積材料，以使其第二次加熱以促進堆肥鈣化。

⑷在堆肥腐爛和肥料保留階段腐爛后，體積降低，樁溫度略高于溫度。目前，應(yīng)擰緊堆肥以形成避風式狀態(tài)并削弱有機物的礦化作用，以促進肥料的保留。

簡而言之，有機堆肥的發(fā)酵過程實際上是各種微生物的代謝和繁殖的過程。微生物的代謝過程是有機物分解的過程。有機物的分解將不可避免地產(chǎn)生能量，從而驅(qū)動堆肥過程，從而增加溫度并可能干燥濕基質(zhì)。

許多基于堆肥的底物攜帶人，動物和植物的病原體以及雜草種子等討厭的生物。在堆肥過程中，可以通過短時間的連續(xù)加熱有效地控制這些生物的生長。因此，高溫堆肥的主要優(yōu)勢是使人類和植物病原體和種子失活的能力。

病原體和種子滅活是由于其細胞死亡引起的，這主要基于酶的熱滅活。在適當?shù)臏囟认?，酶的失活是可逆的，但在高溫下是不可逆的。酶的活性部分將在非常小的溫度范圍?nèi)迅速降低。沒有酶的作用，細胞將失去其功能并死亡。只有少數(shù)酶可以承受長期的高溫。因此，微生物對熱滅活非常敏感。

研究表明，在一段時間內(nèi)在一定溫度下加熱會破壞病原體或煩人的生物。通常在60-70°C（濕度和熱量）的溫度下加熱5-10分鐘。它可以破壞非孢子細菌和孢子細菌的非多魔術(shù)器官的活性。使用加熱在70°C下進行滅菌和熱量30分鐘可以消除污泥中的病原體。但是，在較低的溫度（50-60℃）下，某些病原體可滅活長達60天。因此，在堆肥過程中，必須將溫度保持在60°C以上的一段時間內(nèi)。

在堆肥生產(chǎn)過程中，應(yīng)在必要時將堆翻轉(zhuǎn)。通常，當堆棧溫度超過峰并開始冷卻時，轉(zhuǎn)動堆棧會使內(nèi)層和外層的分解溫度均勻地混音。如果濕度不足，請?zhí)砑右恍┧源龠M堆肥。

同時進行堆肥過程中各種生物和微生物的死亡，替代和物質(zhì)形成。上面的塊引入簡要介紹了不同角度發(fā)酵原理。無論是從熱力學，生物學還是材料轉(zhuǎn)化的角度來看，這些反應(yīng)都不能在短時間內(nèi)或更長時間內(nèi)完成。這也是為什么堆肥仍然需要經(jīng)歷45-60天的原因，即使各種溫度，濕度，水分，微生物和其他條件得到了很好的控制。

附錄：成熟堆肥的指標：

項目

指數(shù)

n（％）

＞2

c/n

＜20

灰（％）

10-20

水分 （％）

10-20

P（％）

0.15-1.5

水持有能力（％）

150-200

陽離子交換金額（CMOL/kg）

75-100

減少糖（％）

＜35

顏色

棕色黑色

氣味

泥土

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