有机肥发酵原理：堆肥过程的意义、作用及效果解析

有机肥料发酵原理

1。概述

任何合格和高质量的有机肥料的生产都必须经过堆肥发酵过程。

堆肥是一个过程，在某些条件下，微生物的作用不断降解和稳定有机物，并生产适合土地使用的产品。

堆肥是一种古老而简单的治疗有机废物和制造肥料的方法，随着研究和改进方法的加深，各个国家都高度重视，因为它具有良好的生态意义并为农业生产带来了好处。有许多报道称，用腐烂的堆肥制备种子床可以抑制土壤传播的疾病。此外，堆肥过程的高温阶段后跟随的拮抗细菌可以使细菌计数达到很高的水平。在微生物的作用下，每个有机物都可以达到一个难以被农作物分解，稳定且易于吸收的状态。同时，微生物在一定范围内起作用，以降低重金属的毒性。可以看出，堆肥是生产生物有机肥料的一种简单有效的方法，这对生态农业的发展有益。

我国的大多数有机肥料产品仅堆肥和发酵15-20天，此类产品只能符合无害的标准。高质量有机肥料的发酵过程通常需要45-60天。这是因为在堆肥早期阶段和高温阶段的加热阶段，它将杀死有害的微生物，例如植物的病原体病原体，昆虫鸡蛋，杂草种子等，但是在此过程中，微生物的主要功能是代谢和繁殖，并且仅产生少量的代谢物，并且这些代谢不得不掩盖，并且是不可能的。直到以后的冷却期，微生物才会嗡嗡作响，并产生大量有利于植物生长和吸收的代谢产物。这个过程需要45-60天。堆肥可以通过此过程实现三个目标：一个是无害的；第二个是腐败化；第三是大量的微生物代谢产物，例如各种抗生素和蛋白质物质。

为什么堆肥会产生这种影响？下面我们将详细介绍堆肥原理。

2。有机肥料发酵原理

（i）堆肥过程中有机物的转化

堆肥中的有机物在微生物的作用下经历了复杂的转化。可以将这种转化总结为两个过程：一个是有机物的矿化过程，即复杂的有机物分解为简单物质，最后是二氧化碳，水，矿物质养分等的产生。另一个是有机物的嗡嗡声过程，即有机物是分解的，然后合成以产生更复杂的特殊有机物 - 腐殖质。这两个过程是同时进行的，但在相反的方向上，在不同的条件下，每个过程的强度差异很大。

1。有机物的矿化

⑴在微生物分泌的水解酶的作用下，首先将无氮的多糖化合物（淀粉，纤维素，半纤维素）水解为单糖。葡萄糖在良好的通风条件下迅速分解，中间产物，例如酒精，乙酸，草酸不容易积聚，最终形成二氧化碳和H2O，同时释放大量的热能。如果通风较差，在气态微生物的作用下，单糖会缓慢分解，产生更少的卡路里并积累一些中间产物 - 有机酸。在极端的微生物下，还将产生减少CH4和H2等物质。

⑵含有氮有机物的分解堆肥中的含氮有机物包括蛋白质，氨基酸，生物碱，腐殖质等。除了腐殖质外，大多数很容易分解。例如，在微生物分泌以产生各种氨基酸的蛋白酶的作用下，蛋白质被逐步降解，然后通过氨和硝酸化分别形成铵盐和硝酸盐，可以被植物吸收和利用。

⑶在多种腐生微生物的作用下，含有磷的有机物的转化堆肥中含有磷的有机化合物形成磷酸，成为植物可以吸收和利用的养分。

⑷含硫的有机化合物转化中含硫的有机化合物可以通过微生物的作用来形成硫化氢。硫化氢容易在气体相关环境中积累，并且可以毒害植物和微生物。然而，在良好的通风条件下，在硫细菌的作用下将硫化氢氧化为硫酸，并用堆肥中的盐基碱作用以形成硫酸盐，这不仅消除了硫化氢的中毒，而且还成为植物可以吸收的硫营养素。在通风不良的情况下，发生抗硫酸化，将硫酸转化为H2S并引起对植物的毒性。在堆肥发酵过程中，可以通过定时推翻措施来提高堆肥的可容纳性，从而消除抗硫化作用。

⑸脂质和芳香有机化合物的转化具有复杂的结构和缓慢的分解，其最终产物是二氧化碳和水。木质素是堆肥中特别稳定的有机化合物，其中含有植物性原材料（例如树皮，木片等）。它具有复杂的结构，包含芳香核，并且存在于多种形式的植物组织中，因此很难分解。在良好的通风条件下，它通过真菌和放线菌的作用缓慢分解。芳族核可以变成喹酮化合物，这是重新合成腐殖质的原材料之一。当然，在某些条件下，这些物质将继续分解。

总而言之，堆肥有机物的矿化可以为农作物和微生物提供快速作用的营养，为微生物活性提供能量，并为荷肥肥料有机物的基本原料提供基本的原料。当堆肥主要基于气体友好的微生物时，有机物会迅速矿化并产生更多的二氧化碳，水和其他营养素，这些碳和其他营养物质会迅速而彻底地分解，并释放大量的热能。当堆肥主要基于气体友好的微生物时，有机物的分解速度很慢，通常不完整，并且释放较少的热能。除植物营养外，分解产物易于积聚有机酸并减少CH4，H2S，PH3，H2等物质。当它们达到一定水平时，它们将不利于作物生长甚至有害。因此，在堆肥发酵过程中倾覆也是转化微生物活性的类型以消除有害物质。

2。有机物的嗡嗡声过程

关于腐殖质的形成过程有许多陈述，可以将其大致分为两个阶段：第一阶段，有机残基分解以形成组成腐殖质分子的原始材料，例如多酚，含氮的有机物（氨基酸，肽等）；第二阶段，首先是微生物分泌的多酚氧化酶将多酚氧化为喹酮，然后用氨基酸或肽将喹酮凝结以形成腐殖质。由于苯酚，醌和氨基酸有多种类型，因此凝结的方式不同，形成的腐殖质单体也是多种多样的。在不同的条件下，这些单体进一步凝结形成大小不同的分子。

（ii）堆肥过程中重金属的转化

城市污泥富含农作物生长所需的各种营养和有机物，并且是堆肥发酵的最佳原材料之一。但是，城市污泥通常含有重金属，通常指汞，铬，镉，铅，砷等。微生物，尤其是细菌和真菌，在重金属的生物转化中起重要作用。尽管某些微生物可以改变环境中重金属的存在，但会增加化学物质的毒性，引起严重的环境问题或集中重金属，并通过食物链积累。但是一些微生物可以通过直接和间接的动作从环境中清除重金属，这有助于改善环境。例如，首先引起注意引起环境污染的重金属汞，汞的微生物转化包括三个方面：无机汞（HG2+）的甲基化，将无机汞（HG2+）减少到HG0和HG0，以及甲基汞和其他有机汞化合物对HG0的裂解。这些微生物将无机和有机汞转化为元素汞，称为抗氧化微生物。尽管微生物无法降解重金属，但它们可以通过通过重金属的转化来控制其转化途径来降低毒性。

（iii）复合发酵过程

堆肥实际上是稳定浪费的一种形式，但需要特殊的湿度，通风条件和微生物才能产生适当的温度。通常认为该温度应高于45°C。维持这种高温会使病原体失活并杀死杂草种子。合理堆肥后的残留有机物很低，相对稳定，易于被植物吸收。堆肥后可以大大减少气味。

堆肥过程中涉及许多不同种类的微生物。由于原材料和条件的变化，各种微生物的数量也在不断变化，因此在堆肥过程中没有微生物始终占主导地位。每个环境都有自己的特定微生物菌群，微生物的多样性允许堆肥在外部条件发生变化时避免系统崩溃。

堆肥过程主要依赖于微生物的作用，这是堆肥发酵的主体。堆肥中有两种微生物来源：一种是有机废物中的大量微生物。另一种是人为添加的微生物接种剂。这些细菌物种在某些条件下具有强大的某些有机废物的分解能力，并且具有强大活性，快速繁殖和有机物的快速分解的特征。它们可以加速堆肥反应的过程并缩短堆肥反应的时间。

堆肥通常分为有氧堆肥和厌氧堆肥。有氧堆肥是有机材料在有氧条件下的分解过程，其代谢产物主要是二氧化碳，水和热。厌氧堆肥是在厌氧条件下有机材料的分解过程。厌氧分解的最终代谢产物是甲烷，二氧化碳和许多低分子量中间产物，例如有机酸。

堆肥过程中涉及的微生物的主要类型是细菌，真菌和放线菌。这三种微生物包括中温细菌和高温细菌。

在堆肥过程中，微生物的种群与温度变化交替交替，如下所示：低和中等温度的细菌基主要转化为中高温细菌基团，并且中等高度的细菌基主要转化为中等温度细菌组。随着堆肥时间的延长，细菌逐渐减少，放线菌的数量逐渐增加，在堆肥结束时，霉菌和酵母菌显着减少。

有机堆肥的发酵过程可以分为以下4个阶段。

⑴在发烧阶段堆肥的早期阶段，堆肥中的微生物主要是温度和气体友好的物种，最常见的物种是无孢子的细菌，无孢子的细菌和霉菌。他们在良好的气体条件下启动了堆肥，剧烈分解并易于分解有机物（例如简单糖，淀粉，蛋白质等）的发酵过程，产生大量热量，不断升高堆肥温度，并从20英尺升高到40℃，称为加热阶段或中等温度阶段或中等温度阶段。

⑵温度升高，热热友好的微生物逐渐替代中等温度的物种并发挥领导作用。温度持续升高，通常在几天内达到50℃，进入高温阶段。在高温阶段，高热放线菌和高加热真菌成为主要物种。它们在堆肥中强烈分解复杂的有机物质（例如纤维素，半纤维素，果胶物质等），积聚热，堆肥温度升至60-70℃，甚至最高80°。然后，大多数好的热微生物大量死亡或进入休眠状态（超过20天），这在加速堆肥钙化中起着重要作用。堆肥堆肥的堆肥仅具有很短的高温期，或者根本无法达到高温，因此钙化非常慢，无法在半年或更长的时间内达到半定量状态。

⑶当高温阶段持续一段时间时，大多数纤维素，半纤维素和果胶物质已被分解，留下了难以分解的复杂成分（例如木质素）和新形成的腐殖质，微生物的活性弱化，并且温度逐渐下降。当温度降至40°C以下时，中温度微生物再次成为主要物种

如果冷却阶段较早，则意味着堆叠条件不理想，并且植物物质的分解不足。目前，您可以将桩搅拌并充分混合累积材料，以使其第二次加热以促进堆肥钙化。

⑷在堆肥腐烂和肥料保留阶段腐烂后，体积降低，桩温度略高于温度。目前，应拧紧堆肥以形成避风式状态并削弱有机物的矿化作用，以促进肥料的保留。

简而言之，有机堆肥的发酵过程实际上是各种微生物的代谢和繁殖的过程。微生物的代谢过程是有机物分解的过程。有机物的分解将不可避免地产生能量，从而驱动堆肥过程，从而增加温度并可能干燥湿基质。

许多基于堆肥的底物携带人，动物和植物的病原体以及杂草种子等讨厌的生物。在堆肥过程中，可以通过短时间的连续加热有效地控制这些生物的生长。因此，高温堆肥的主要优势是使人类和植物病原体和种子失活的能力。

病原体和种子灭活是由于其细胞死亡引起的，这主要基于酶的热灭活。在适当的温度下，酶的失活是可逆的，但在高温下是不可逆的。酶的活性部分将在非常小的温度范围内迅速降低。没有酶的作用，细胞将失去其功能并死亡。只有少数酶可以承受长期的高温。因此，微生物对热灭活非常敏感。

研究表明，在一段时间内在一定温度下加热会破坏病原体或烦人的生物。通常在60-70°C（湿度和热量）的温度下加热5-10分钟。它可以破坏非孢子细菌和孢子细菌的非多魔术器官的活性。使用加热在70°C下进行灭菌和热量30分钟可以消除污泥中的病原体。但是，在较低的温度（50-60℃）下，某些病原体可灭活长达60天。因此，在堆肥过程中，必须将温度保持在60°C以上的一段时间内。

在堆肥生产过程中，应在必要时将堆翻转。通常，当堆栈温度超过峰并开始冷却时，转动堆栈会使内层和外层的分解温度均匀地混音。如果湿度不足，请添加一些水以促进堆肥。

同时进行堆肥过程中各种生物和微生物的死亡，替代和物质形成。上面的块引入简要介绍了不同角度发酵原理。无论是从热力学，生物学还是材料转化的角度来看，这些反应都不能在短时间内或更长时间内完成。这也是为什么堆肥仍然需要经历45-60天的原因，即使各种温度，湿度，水分，微生物和其他条件得到了很好的控制。

附录：成熟堆肥的指标：

项目

指数

n（％）

＞2

c/n

＜20

灰（％）

10-20

水分 （％）

10-20

P（％）

0.15-1.5

水持有能力（％）

150-200

阳离子交换金额（CMOL/kg）

75-100

减少糖（％）

＜35

颜色

棕色黑色

气味

泥土

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