堆肥的堆制原理和影响堆肥品质的因素

　　堆肥主要利用多种微生物的作用，将植物有机残体，进行矿质化、腐殖化和无害化，使各种复杂的有机态的养分，转化为可溶性养分和腐殖质，同时利用堆积时所产生的高温（60℃~70℃)来杀死原材料中所带来的病菌、虫卵和杂草种子，达到无害化的目的。因此，为了获得优质堆肥，在堆制过程中，千方百计地为微生物的生命活动创造良好的条件，是加快堆肥腐熟和提高肥效的关键。

　　影响堆肥品质的因素

　　堆肥腐熟化过程是一个复杂的过程，要达到良好的堆制效果，必须控制一些主要影响因素。它们分别为水分、碳氮比(C/N)、氧含量、温度和PH等。这些因素决定微生物活动强度，从而影响堆肥的速度与品质。

　　1、含水量

　　在堆肥过程中，水分是否适量直接影响堆肥发酵速度和腐熟程度，所以含水率是好氧堆肥化的关键因素之一。水在堆肥中的土要作用是：①溶解有机物，参与微生物的新陈代谢。因为在堆肥过程中，微生物需要从周围环境中不断摄取水分以维持其正常的生长代谢，微生物体内及流动状态水是其进行生化反应的介质，微生物只能摄取其生存必需的溶解性养料；②水分蒸发时带走热量，调节堆肥温度。一般认为初始含水率在50%~60%是较为合适的。对好氧堆肥工艺而言，如果含水率过高，超过65%，会造成堆肥物料被紧缩或其内部游离空隙被水膜充填，使游离空隙率降低而影响空气的扩散，并使有机物供氧不足而出现厌氧状态，形成发臭的中间产物(硫化氢、硫醇、氨等)产生恶臭和因硫化物而导致堆料F·B发黑。物料中的水分低于40%，就不能满足微生物的生长需要，限制微生物的运动及代谢，使堆料中心部位达不到适宜的高温，有机物难以分解，从而降低反应速率：当含水率低于30%时，微生物在水中摄取营养物质的能力降低，微生物繁殖慢，有机物分解过程进展相当缓慢。

　　2、碳氮比

　　堆肥物料碳氮比的变化在堆肥中有特殊的意义。在堆肥化过程中，碳在微生物的新陈代谢过程中由于氧化作用约有2/3变成二氧化碳而排出，约1/3用于细胞质的合成。因此，碳是发酵过程的动力和热源，被称为微生物(细胞)的能源，氮主要用于细胞原生质的合成作用而留于系统内。

　　就微生物对营养的需求而言，碳氮比是一个重要因素。微生物生长需要碳源，蛋白质合成需要氮源，微生物合成一份蛋白质大约需要30份碳。对于堆肥来讲，堆肥C/N比应满足微生物所需的最佳值。研究表明理想C/N比为30~35，最多不超过40。

　　以NH3的形式挥发损失，散发出臭味，并且堆肥产品也会给农作物带来不利影响。用C/N比低的原料(15.7：1)进行堆肥实验，结果是微生物对有机物的生物氧化过程中出现了严重的氮素损失，也降低了有机肥效。但是，当C/N比高于35时，微生物必须经过多次生命循环，氧化掉过量的碳，直到达到一个合适的C/N比供其进行新陈代谢，因而C/N比高会降低降解速度。

　　碳氮比不仅仅影响发酵时间，也是影响堆肥制品质量的重要因素之一。如果C/N比更高，容易导致成品堆肥的C/N比过高，这种堆肥施入土壤后，将夺取土壤中的氮素，引起土壤“氮饥饿”，影响作物生长。若C双比低于20：1，可供消耗的氮素少，氮素养料相对过剩，超过微生物所需要的氮，细菌就会将其转化为氨态氮而挥发掉，导致氮元素大量流失而降低肥效。

　　在堆肥化过程中，C/N比也是影响堆肥温度的因素之一。C/N比小温度上升快，但堆层达到最高温度低；C/N比大，堆层达到最高温度反而高，但温度上升慢。

　　另外，磷是磷酸和细胞核的重要组成元素，也是生物能ATP的重要组成成分，一般要求堆肥料的碳/磷比应在75~150的范围内比较适宜。

　　3、氧含量

　　供气是好氧堆肥成功的重要因素之一。供气的作用主要有=个方面，第一，为堆体内的微生物提供氧气，使生化反应顺利进行，以达到提高堆层温度之目的。如果堆体内的氧气含量不足，微生物处于厌氧状态，使降解速度减缓，产生硫化氢等臭气，同时使堆体温度下降。第二，调节温度。堆肥需要微生物反应而产生的高温，但是，堆肥又必须避免长时间的高温，在极限情况下，堆层温度可上升至80℃~90℃，这将严重影响微生物的生长繁殖。所以当堆肥温度上升到峰值以后，供氧的调节主要以控制温度为主，即通过加大供气量，借助水分蒸发带走热量，使堆温下降。第三，散除水分。在堆肥的后期，应加大通气量，以冷却堆肥及带走水分，达到堆肥体积、重量减少的目的。通气可以采取鼓风或抽气方式，两种方式各有利弊。抽气的优势在于可将堆体中的废气在排入大气前统一进行处理，减少二次污染；鼓风的优势是利于水分及热量散失。最好的办法是在堆肥的前期采用抽气方式以处理产生的臭气，在堆肥后期采用鼓风方式以利于减少水分。

　　4、温度

　　堆肥作为一种生物系统，它与非生物系统是有差别的。对于非生物系统而言，反应的速度直接与温度有关，温度越高反应速度越快。然而，靠酶促进作用进行的堆肥生物化学反应系统，有利于反应进行的温度是有限定范围的，限度以外的反应则是衰弱的。

　　当温度超过极限时，温度越高，反应的衰退变得更加迅速。、因此温度是堆肥系统微生物活动的反映，是影响微生物活动和堆肥工艺过程的重要因素。合适的温度是堆肥得以顺利进行和获得高质量堆肥产品的保证。堆肥中微生物分解有机物而释放出热量，这些热量使堆肥温度上升。堆肥初期，堆体基本呈中温，嗜温菌较为活跃，大量繁殖。它们在利用有机物的过程中，有一部分转化成热量，堆体温度不断上升，1~2天后可以达到50℃~60℃。在这个温度下，嗜温菌生长受到抑制，大量死亡，而嗜热菌的繁殖进入激发状态。嗜热菌的大量繁殖和温度的明显提高，使堆肥发酵直接由中温进入高温，并在高温范围内稳定一段时间。正是在这一温度范围内，堆肥中的寄生虫和病原菌被杀死。此外，高温还可杀死畜禽粪便中的杂草种子，故一般多采用高温堆肥。高温堆肥时，温度上升超过65℃时，进入孢子形成阶段，这一阶段对堆肥是不利的，因为孢子呈不活动状态，使分解速度相应变慢。此外，在此温度范围内，形成的孢子再发芽繁殖的可能性也很小。因此，高温堆肥温度最好在45℃~55℃左右。

　　5、PH值

　　在堆肥过程中，PH值也是一个重要影响因素。但是PH值变化受堆肥原料和条件的影响。一般来讲，PH在3~12之间都可以进行堆肥，研究表明微生物在高温阶段达最大分解能力时的PH一般为7.8~8.5。一般堆制过程中，没有其他的特殊要求不必调pH值。但是有研究发现，在堆肥初期堆体的pH值降低，低的PH值有时会严重地抑制堆肥反应的进行，PH值对微生物的生长也是重要影响因素之一，一般微生物生长最适宜的PH值是中性或弱碱性，PH值太高或太低都会使堆肥处理遇到困难，影响堆肥的效率。PH值是一个可以对微生物环境做出估价的参数，在整个堆肥过程中，PH值随时间和温度的变化而变化。因此，PH值也是揭示堆肥分解过程的一个极好的标志。适宜的PH值可使微生物有效地发挥作用，使得堆肥过程顺利进行。一般认为PH值在7.5~8.5时，可获得最大堆肥效率。堆肥过程中，PH值高，堆肥物可通过添加酸来调整；PH值低，则可通过掺入碱性物质(石灰)来调整。