有機(jī)肥堆肥發(fā)酵的過(guò)程和發(fā)酵原理
發(fā)布人：農(nóng)富康??????2017-3-2 9:40:17??????點(diǎn)擊：
堆肥實(shí)際就是廢棄物穩(wěn)定化的一種形式，但它需要特殊的濕度、通氣條件和微生物以產(chǎn)生適宜的溫度。一般認(rèn)為這個(gè)溫度要高于45℃，保持這種高溫可以使病原菌失活，并殺死雜草種子。在合理堆肥后殘留的有機(jī)物分解率較低、相對(duì)穩(wěn)定并易于被植物吸收。堆肥后臭味可以大大降低。
堆肥過(guò)程有許多不同種類的微生物參與。由于原料和條件的變化，各種微生物的數(shù)量也在不斷發(fā)生變化，所以堆肥過(guò)程中沒(méi)有任何微生物始終占據(jù)主導(dǎo)地位。每一個(gè)環(huán)境都有其特定的微生物菌群，微生物的多樣性使得堆肥在外部條件出現(xiàn)變化的情況下仍可避免系統(tǒng)崩潰。
堆肥過(guò)程主要靠微生物的作用進(jìn)行，微生物是堆肥發(fā)酵的主體。參與堆肥的微生物有兩個(gè)來(lái)源：一是有機(jī)廢棄物里面原有的大量微生物；另一是人工加入的微生物接種劑。這些菌種在一定條件下對(duì)某些有機(jī)廢物具有較強(qiáng)的分解能力，具有活性強(qiáng)、繁殖快、分解有機(jī)物迅速等特點(diǎn)，能加速堆肥反應(yīng)的進(jìn)程，縮短堆肥反應(yīng)的時(shí)間。
堆肥一般分為好氧堆肥和厭氧堆肥兩種。好氧堆肥是在有氧情況下的有機(jī)物料分解過(guò)程，其代謝產(chǎn)物主要是二氧化碳、水和熱；厭氧堆肥是在無(wú)氧條件下有機(jī)物料的分解過(guò)程，厭氧分解最后的代謝產(chǎn)物是甲烷、二氧化碳和許多低分子量的中間產(chǎn)物，如有機(jī)酸等。
參與堆肥過(guò)程的主要微生物種類是細(xì)菌、真菌以及放線菌。這3種微生物都有中溫菌和高溫菌。
堆肥過(guò)程中微生物的種群隨溫度的變化發(fā)生如下的交替變化：低、中溫菌群為主轉(zhuǎn)變?yōu)橹懈邷鼐簽橹?，中高溫菌群為主轉(zhuǎn)化為中低溫菌群。隨著堆肥時(shí)間的延長(zhǎng)，細(xì)菌逐漸減少，放線菌逐漸增多，霉菌和酵母菌在堆肥的末期顯著減少。
有機(jī)堆肥的發(fā)酵過(guò)程簡(jiǎn)單可分為以下4各階段
⑴發(fā)熱階段 堆肥制作初期，堆肥中的微生物以中溫、好氣性的種類為主，最常見(jiàn)的是無(wú)芽孢細(xì)菌、芽孢細(xì)菌和霉菌。它們啟動(dòng)堆肥的發(fā)酵過(guò)程，在好氣性條件下旺盛分解易分解有機(jī)物質(zhì)（如簡(jiǎn)單糖類、淀粉、蛋白質(zhì)等），產(chǎn)生大量的熱，不斷提高堆肥溫度，從20℃左右上升至40℃，稱為發(fā)熱階段，或中溫階段。
?、聘邷仉A段 隨著溫度的提高，好熱性的微生物逐漸取代中溫性的種類而起主導(dǎo)作用，溫度持續(xù)上升，一般在幾天之內(nèi)即達(dá)50℃以上，進(jìn)入高溫階段。在高溫階段，好熱放線菌和好熱真菌成為主要種類。它們對(duì)堆肥中復(fù)雜的有機(jī)物質(zhì)（如纖維素、半纖維素、果膠物質(zhì)等）進(jìn)行強(qiáng)烈分解，熱量積累，堆肥溫度上升至60-70℃，甚至可高達(dá)80℃.隨即大多數(shù)好熱性微生物也大量死亡或進(jìn)入休眠狀態(tài)（20d以上），這對(duì)加快堆肥的腐熟有很重要的作用。堆肥不當(dāng)?shù)亩逊?，只有很短的高溫期，或者根本達(dá)不到高溫，因而腐熟很慢，在半年或者更長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)還達(dá)不到半腐熟狀態(tài)。
⑶降溫階段 當(dāng)高溫階段持續(xù)一定時(shí)間后，纖維素、半纖維素、果膠物質(zhì)大部分已被分解，剩下很難分解的復(fù)雜成分（如木質(zhì)素）和新形成的腐殖質(zhì)，微生物的活動(dòng)減弱，溫度逐漸下降。當(dāng)溫度下降到40℃以下時(shí)，中溫性微生物又成為優(yōu)勢(shì)種類。
如果降溫階段來(lái)的早，表明堆制條件不夠理想，植物性物質(zhì)分解不充分。這時(shí)可以翻堆，將堆積材料拌勻，使之產(chǎn)生第二次發(fā)熱、升溫，以促進(jìn)堆肥的腐熟。
⑷腐熟保肥階段 堆肥腐熟后，體積縮小，堆溫下降至稍高于氣溫，這時(shí)應(yīng)將堆肥壓緊，造成厭氣狀態(tài)，使有機(jī)質(zhì)礦化作用減弱，以利于保肥。
簡(jiǎn)而言之，有機(jī)堆肥的發(fā)酵過(guò)程實(shí)際上就是各種微生物新陳代謝、繁殖的過(guò)程。微生物的新陳代謝過(guò)程即有機(jī)物分解的過(guò)程。有機(jī)物分解必然會(huì)產(chǎn)生能量，這些能量推動(dòng)了堆肥化進(jìn)程，使溫度升高，同時(shí)還可干燥濕基質(zhì)。
許多堆肥用的基質(zhì)攜帶人類、動(dòng)植物的病原體，以及令人討厭的生物如雜草種子。在堆肥過(guò)程中，通過(guò)短時(shí)間的持續(xù)升溫，可以有效地控制這些生物的生長(zhǎng)。因此，高溫堆肥的一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)就是能夠使人和動(dòng)植物病原體以及種子失活。
病原體以及種子失活是由于其細(xì)胞死亡，而細(xì)胞的死亡很大程度上基于酶的熱失活。在適宜的溫度下，酶的失活是可逆的，但在高溫下是不可逆的。在一個(gè)很小的溫度范圍內(nèi)酶的活性部分將迅速降低。如沒(méi)有酶的作用，細(xì)胞就會(huì)失去功能，然后死亡。只有少數(shù)幾種酶能夠經(jīng)受住長(zhǎng)時(shí)間的高溫。因此，微生物對(duì)熱失活非常敏感。
研究表明，在一定溫度下加熱一段時(shí)間可以破壞病原體或者是令人討厭的生物體。通常在60-70℃（濕熱）的溫度下，加熱5-10min?？梢云茐姆茄挎呒?xì)菌和芽孢細(xì)菌的非休眠體的活性。利用加熱滅菌，在70℃條件下加熱30min可以消滅污泥中的病原體。但在較低溫度下（50-60℃），一些病原菌的滅活則可長(zhǎng)達(dá)60d。因此堆肥過(guò)程中保持60℃以上溫度一段時(shí)間是必須的。
堆肥制作過(guò)程中，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行翻堆。一般在堆溫越過(guò)高峰開始降溫時(shí)進(jìn)行，翻堆可以使內(nèi)層外層分解溫度不同的物質(zhì)重新混合均勻。如濕度不足可補(bǔ)加一些水，促進(jìn)堆肥均勻腐熟。
堆肥過(guò)程有許多不同種類的微生物參與。由于原料和條件的變化，各種微生物的數(shù)量也在不斷發(fā)生變化，所以堆肥過(guò)程中沒(méi)有任何微生物始終占據(jù)主導(dǎo)地位。每一個(gè)環(huán)境都有其特定的微生物菌群，微生物的多樣性使得堆肥在外部條件出現(xiàn)變化的情況下仍可避免系統(tǒng)崩潰。
堆肥過(guò)程主要靠微生物的作用進(jìn)行，微生物是堆肥發(fā)酵的主體。參與堆肥的微生物有兩個(gè)來(lái)源：一是有機(jī)廢棄物里面原有的大量微生物；另一是人工加入的微生物接種劑。這些菌種在一定條件下對(duì)某些有機(jī)廢物具有較強(qiáng)的分解能力，具有活性強(qiáng)、繁殖快、分解有機(jī)物迅速等特點(diǎn)，能加速堆肥反應(yīng)的進(jìn)程，縮短堆肥反應(yīng)的時(shí)間。
堆肥一般分為好氧堆肥和厭氧堆肥兩種。好氧堆肥是在有氧情況下的有機(jī)物料分解過(guò)程，其代謝產(chǎn)物主要是二氧化碳、水和熱；厭氧堆肥是在無(wú)氧條件下有機(jī)物料的分解過(guò)程，厭氧分解最后的代謝產(chǎn)物是甲烷、二氧化碳和許多低分子量的中間產(chǎn)物，如有機(jī)酸等。
參與堆肥過(guò)程的主要微生物種類是細(xì)菌、真菌以及放線菌。這3種微生物都有中溫菌和高溫菌。
堆肥過(guò)程中微生物的種群隨溫度的變化發(fā)生如下的交替變化：低、中溫菌群為主轉(zhuǎn)變?yōu)橹懈邷鼐簽橹?，中高溫菌群為主轉(zhuǎn)化為中低溫菌群。隨著堆肥時(shí)間的延長(zhǎng)，細(xì)菌逐漸減少，放線菌逐漸增多，霉菌和酵母菌在堆肥的末期顯著減少。
有機(jī)堆肥的發(fā)酵過(guò)程簡(jiǎn)單可分為以下4各階段
⑴發(fā)熱階段 堆肥制作初期，堆肥中的微生物以中溫、好氣性的種類為主，最常見(jiàn)的是無(wú)芽孢細(xì)菌、芽孢細(xì)菌和霉菌。它們啟動(dòng)堆肥的發(fā)酵過(guò)程，在好氣性條件下旺盛分解易分解有機(jī)物質(zhì)（如簡(jiǎn)單糖類、淀粉、蛋白質(zhì)等），產(chǎn)生大量的熱，不斷提高堆肥溫度，從20℃左右上升至40℃，稱為發(fā)熱階段，或中溫階段。
?、聘邷仉A段 隨著溫度的提高，好熱性的微生物逐漸取代中溫性的種類而起主導(dǎo)作用，溫度持續(xù)上升，一般在幾天之內(nèi)即達(dá)50℃以上，進(jìn)入高溫階段。在高溫階段，好熱放線菌和好熱真菌成為主要種類。它們對(duì)堆肥中復(fù)雜的有機(jī)物質(zhì)（如纖維素、半纖維素、果膠物質(zhì)等）進(jìn)行強(qiáng)烈分解，熱量積累，堆肥溫度上升至60-70℃，甚至可高達(dá)80℃.隨即大多數(shù)好熱性微生物也大量死亡或進(jìn)入休眠狀態(tài)（20d以上），這對(duì)加快堆肥的腐熟有很重要的作用。堆肥不當(dāng)?shù)亩逊?，只有很短的高溫期，或者根本達(dá)不到高溫，因而腐熟很慢，在半年或者更長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)還達(dá)不到半腐熟狀態(tài)。
⑶降溫階段 當(dāng)高溫階段持續(xù)一定時(shí)間后，纖維素、半纖維素、果膠物質(zhì)大部分已被分解，剩下很難分解的復(fù)雜成分（如木質(zhì)素）和新形成的腐殖質(zhì)，微生物的活動(dòng)減弱，溫度逐漸下降。當(dāng)溫度下降到40℃以下時(shí)，中溫性微生物又成為優(yōu)勢(shì)種類。
如果降溫階段來(lái)的早，表明堆制條件不夠理想，植物性物質(zhì)分解不充分。這時(shí)可以翻堆，將堆積材料拌勻，使之產(chǎn)生第二次發(fā)熱、升溫，以促進(jìn)堆肥的腐熟。
⑷腐熟保肥階段 堆肥腐熟后，體積縮小，堆溫下降至稍高于氣溫，這時(shí)應(yīng)將堆肥壓緊，造成厭氣狀態(tài)，使有機(jī)質(zhì)礦化作用減弱，以利于保肥。
簡(jiǎn)而言之，有機(jī)堆肥的發(fā)酵過(guò)程實(shí)際上就是各種微生物新陳代謝、繁殖的過(guò)程。微生物的新陳代謝過(guò)程即有機(jī)物分解的過(guò)程。有機(jī)物分解必然會(huì)產(chǎn)生能量，這些能量推動(dòng)了堆肥化進(jìn)程，使溫度升高，同時(shí)還可干燥濕基質(zhì)。
許多堆肥用的基質(zhì)攜帶人類、動(dòng)植物的病原體，以及令人討厭的生物如雜草種子。在堆肥過(guò)程中，通過(guò)短時(shí)間的持續(xù)升溫，可以有效地控制這些生物的生長(zhǎng)。因此，高溫堆肥的一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)就是能夠使人和動(dòng)植物病原體以及種子失活。
病原體以及種子失活是由于其細(xì)胞死亡，而細(xì)胞的死亡很大程度上基于酶的熱失活。在適宜的溫度下，酶的失活是可逆的，但在高溫下是不可逆的。在一個(gè)很小的溫度范圍內(nèi)酶的活性部分將迅速降低。如沒(méi)有酶的作用，細(xì)胞就會(huì)失去功能，然后死亡。只有少數(shù)幾種酶能夠經(jīng)受住長(zhǎng)時(shí)間的高溫。因此，微生物對(duì)熱失活非常敏感。
研究表明，在一定溫度下加熱一段時(shí)間可以破壞病原體或者是令人討厭的生物體。通常在60-70℃（濕熱）的溫度下，加熱5-10min?？梢云茐姆茄挎呒?xì)菌和芽孢細(xì)菌的非休眠體的活性。利用加熱滅菌，在70℃條件下加熱30min可以消滅污泥中的病原體。但在較低溫度下（50-60℃），一些病原菌的滅活則可長(zhǎng)達(dá)60d。因此堆肥過(guò)程中保持60℃以上溫度一段時(shí)間是必須的。
堆肥制作過(guò)程中，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行翻堆。一般在堆溫越過(guò)高峰開始降溫時(shí)進(jìn)行，翻堆可以使內(nèi)層外層分解溫度不同的物質(zhì)重新混合均勻。如濕度不足可補(bǔ)加一些水，促進(jìn)堆肥均勻腐熟。
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