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1、有机肥料发酵原理核心词:有机肥发酵、堆肥、灭菌一、概述任何一种合格优质的有机肥料的生产都必须通过堆肥发酵过程。堆肥是在一定条件下通过微生物的作用,使有机物不断被降解和稳定，并产出一种合适于土地运用的产品的过程。堆肥这种古老而简便的解决有机废弃物和制造肥料的措施，随着研究的进一步和措施的改善,其应用很受各个国家的注重，由于它有较好的生态意义,也为农业生产带来效益。有许多报道指出,用腐熟堆肥制备种子苗床能克制土传病害。并且在堆肥过程的高温阶段过后接踵而来的拮抗性细菌，可使菌数达到很高水平；堆肥过程中各有机物在微生物作用下,达到不易分解、稳定、作物易吸取状态；同步微生物作用在一定范畴内减少重金属毒害
2、作用。可见，堆肥是制造生物有机肥的简便而有效的措施,有益于生态农业的发展。堆肥为什么产生这样的效果呢？下面我们对堆肥原理进行比较详尽的简介。二、有机肥发酵原理(一)堆肥过程中有机质的转化堆肥中的有机质在微生物作用下进行复杂的转化，这种转化可归纳为两个过程：一种是有机质的矿质化过程，即把复杂的有机质分解成为简朴的物质，最后生成二氧化碳、水和矿质养分等;另一种是有机质的腐殖化过程，即有机质经分解再合成，生成更复杂的特殊有机质-腐殖质。两个过程是同步进行的，但方向相反,在不同条件下，各自进行的强度有明显的差别。1.有机质的矿化作用不含氮有机物的分解 多糖化合物(淀粉、纤维素、半纤维素)一方面在微生物
3、分泌的水解酶的作用下,水解成单糖。葡萄糖在通气良好的条件下分解迅速,酒精、醋酸、草酸等中间产物不易积累，最后形成C2和H2O，同步放出大量热能。如果通气不良,在嫌气微生物作用下,单糖分解缓慢，产生热量少,并积累某些中间产物-有机酸。在极嫌气微生物条件下,还会生成C4、H等还原态物质。 含氮有机物的分解 堆肥中的含氮有机物涉及蛋白质、氨基酸、生物碱、腐殖质等。除腐殖质外,大部分容易被分解。例如蛋白质，在微生物分泌的蛋白酶作用下,逐级降解，产生多种氨基酸,再经氨化作用、硝化作用而分别形成铵盐、硝酸盐，可以被植物吸取运用。 含磷有机物的转化 堆肥中的含磷有机化合物，在多种腐生性微生物的作用下,形成磷
4、酸,成为植物可以吸取运用的养分。 含硫有机物的转化 堆肥中含硫有机物,经微生物的作用生成硫化氢。硫化氢在嫌气环境中易积累，对植物和微生物会发生毒害。但在通气良好的条件下，硫化氢在硫细菌的作用下氧化成硫酸,并和堆肥中的盐基作用形成硫酸盐,不仅消除了硫化氢的毒害,并成为植物能吸取的硫素养料。在通气不良的状况下,发生反硫化作用,使硫酸转变为H2S散失，并对植物产生毒害。堆肥发酵过程中,可以通过定期翻倒措施改善堆肥的通气性,就能消除反硫化作用。脂类及芳香类有机物的转化 单宁、树脂等构造复杂，分解较慢,其最后产物也是CO2和水;木质素是含植物性原料(如树皮、木屑等)堆肥中特别稳定的有机化合物，它构造复杂
5、，含芳香核,并以多聚形式存在于植物组织中,很难分解。在通气良好的条件下，重要通过真菌、放线菌的作用，缓慢地进行分解，其芳香核可变为醌型化合物，它是再合成腐殖质的原料之一。固然,这些物质在一定条件下，还会继续被分解的。 综上所述，堆肥有机质的矿质化，可为作物和微生物提供速效养分,为微生物活动提供能源，并为堆肥有机质的腐殖化准备基本原料。堆肥以好气性微生物活动为主时,有机质迅速矿化生成较多的二氧化碳、水及其他养分物质,分解速度快而彻底，并放出大量热能;以嫌气性微生物活动为主时，有机质的分解速度慢，且往往不彻底,释放热能少，其分解产物除植物养分外,尚易积累有机酸及CH4、H、PH3、H等还原性物质，
6、当其达到一定限度时，则对作物生长不利甚至有害。因此堆肥发酵期间的翻倒也是为了转换微生物活动类型,以消除有害物质。 2有机质的腐殖化过程 有关腐殖质的形成过程有诸多种说法,概括起来大体可分为两个阶段:第一阶段,有机残体分解形成构成腐殖质分子的原始材料,如多元酚、含氮有机物（氨基酸、肽等)等；第二阶段,先由微生物分泌的多酚氧化酶将多酚氧化成醌，然后醌与氨基酸或肽缩合而成腐殖质单体。由于酚、醌、氨基酸种类诸多，互相缩合的方式也不尽相似,因而形成的腐殖质单体也就多种多样。在不同条件下，这些单体又进一步缩合形成大小不等的分子。 （二）堆肥过程中重金属的的转化都市污泥中具有丰富的作物生长所需的多种养分及有
7、机质，是堆肥发酵最佳原材料之一。但都市污泥中往往具有重金属,这些重金属一般指汞、铬、镉、铅、砷等。微生物特别是细菌、真菌在重金属的生物转化中起重要作用。虽然有些微生物可以变化重金属在环境中的存在状态,使化学物毒性增强而引起严重的环境问题或浓缩重金属,并通过食物链积累。但也有些微生物可以通过直接和间接的作用清除环境中重金属，有助于改善环境。如最早受到关注的导致环境污染的重金属-汞，微生物转化汞涉及3方面,无机汞(Hg2)的甲基化、无机汞（Hg2）还原成Hg,甲基汞和其她有机汞化合物的裂解并还原成g0。这些能将无机汞和有机汞转化为单质汞的微生物称为抗汞微生物。微生物虽然不能降解重金属，但通过对重金
8、属的转化作用,控制其转化途径,可以达到减轻毒性的作用 （三)堆肥发酵工艺堆肥实际就是废弃物稳定化的一种形式,但它需要特殊的湿度、通气条件和微生物以产生合适的温度。一般觉得这个温度要高于45，保持这种高温可以使病原菌失活，并杀死杂草种子。在合理堆肥后残留的有机物分解率较低、相对稳定并易于被植物吸取。堆肥后臭味可以大大减少。堆肥过程有许多不同种类的微生物参与。由于原料和条件的变化,多种微生物的数量也在不断发生变化,因此堆肥过程中没有任何微生物始终占据主导地位。每一种环境均有其特定的微生物菌群，微生物的多样性使得堆肥在外部条件浮现变化的状况下仍可避免系统崩溃。堆肥过程重要靠微生物的作用进行，微生物是
9、堆肥发酵的主体。参与堆肥的微生物有两个来源:一是有机废弃物里面原有的大量微生物;另一是人工加入的微生物接种剂。这些菌种在一定条件下对某些有机废物具有较强的分解能力,具有活性强、繁殖快、分解有机物迅速等特点，能加速堆肥反映的进程,缩短堆肥反映的时间。 堆肥一般分为好氧堆肥和厌氧堆肥两种。好氧堆肥是在有氧状况下的有机物料分解过程，其代谢产物重要是二氧化碳、水和热;厌氧堆肥是在无氧条件下有机物料的分解过程，厌氧分解最后的代谢产物是甲烷、二氧化碳和许多低分子量的中间产物，如有机酸等。 参与堆肥过程的重要微生物种类是细菌、真菌以及放线菌。这3种微生物均有中温菌和高温菌。堆肥过程中微生物的种群随温度的变化
10、发生如下的交替变化:低、中温菌群为主转变为中高温菌群为主,中高温菌群为主转化为中低温菌群。随着堆肥时间的延长,细菌逐渐减少,放线菌逐渐增多，霉菌和酵母菌在堆肥的末期明显减少。 有机堆肥的发酵过程简朴可分为如下4各阶段：发热阶段 堆肥制作初期,堆肥中的微生物以中温、好气性的种类为主，最常用的是无芽孢细菌、芽孢细菌和霉菌。它们启动堆肥的发酵过程,在好气性条件下旺盛分解易分解有机物质(如简朴糖类、淀粉、蛋白质等）,产生大量的热,不断提高堆肥温度，从20左右上升至4，称为发热阶段,或中温阶段。高温阶段 随着温度的提高，好热性的微生物逐渐取代中温性的种类而起主导作用,温度持续上升，一般在几天之内即达50
11、以上,进入高温阶段。在高温阶段,好热放线菌和好热真菌成为重要种类。它们对堆肥中复杂的有机物质（如纤维素、半纤维素、果胶物质等)进行强烈分解，热量积累,堆肥温度上升至60,这对加快堆肥的腐熟有很重要的作用。堆肥不当的堆肥,只有很短的高温期,或者主线达不到高温，因而腐熟很慢，在半年或者更长时期内还达不到半腐熟状态。 降温阶段 当高温阶段持续一定期间后，纤维素、半纤维素、果胶物质大部分已被分解,剩余很难分解的复杂成分(如木质素）和新形成的腐殖质，微生物的活动削弱，温度逐渐下降。当温度下降到0如下时,中温性微生物又成为优势种类 如果降温阶段来的早，表白堆制条件不够抱负,植物性物质分解不充足。这时可以翻堆,将堆积材料拌匀,使之产生第二次发热、升温,以增进堆肥的腐熟。 腐熟保肥阶段 堆肥腐熟后,体积缩小,堆温下降至稍高于气温，这时应将堆肥压紧，导致厌气状态,使有机质矿化作用削弱，以利于保肥。 简而言之，有机堆肥的发酵过程事实上就是多种微生物新陈代谢、繁殖的过程。微生物的新陈代谢过程即有机物分解的过程。有机物分解必然会产生能量,这些能量推动了堆肥化进程,使温度升高，同步还可干燥湿基质。
