搜索
优质商品有机肥生产中基本条件的控制随着我国畜牧业的快速发展，畜禽养殖已向区域化、集约化方向发展。随着畜禽饲养规模不断扩大，畜禽粪便的产生量也不断增加。畜禽粪便如何应用关系到环境安全和畜牧业的可持续发展。而畜禽粪便农用是最直接、最有效的措施，因此利用畜禽粪便等有机废弃物为原料生产优质商品有机肥，不仅能够提高土壤肥力，提供作物营养，提高作物品质，实现养分的再循环，对于减少化学肥料的施用、保护生态环境、推动农业可持续发展具有十分重要的意义。商品有机肥主要以畜禽粪便、动植物残体等富含有机质的副产品资源为主要原料，经发酵腐熟后制成的有机肥料。因此有机物料的发酵腐熟是生产中的核心技术，其过程是要创造一个良好的微生物正常繁殖的环境条件，促进微生物代谢进程，加速有机物料分解和转化，放出并聚集热量，提高物料温度，杀灭病原菌和寄生虫卵，最后获得优质的商品有机肥料。近年来,随着对堆肥过程研究的不断深入,对堆肥条件的控制已有很大的进展。堆肥过程中的条件控制实际上是对堆肥过程中物理、生物化学性质和微生物活动三者相互作用的控制，一方面各种控制条件是相互影响、相互制约的，另一方面，随着堆肥产业化的发展,不同种类的堆料被混合堆肥,因不同堆料性质及降解速度不同,造成对堆肥条件控制更加困难。许多研究和试验证明，影响堆肥过程的主要环境因素有水分、温度、C/N、通风供氧和pH等，在工厂化堆肥发酵过程中，通过人为调控发酵腐熟条件，为好氧微生物活动创造适宜的环境，促进发酵的快速进行，最终可以生产出优于现行NY525-2012标准的优质商品有机肥。1、水分控制堆肥过程中,水分是一个重要条件，影响了堆肥的其它方面。水分具有参与微生物的新陈代谢；运输养分、溶解小分子有机物；为化学和生物化学反应提供介质；调节堆肥温度；调节通气孔隙，达到水气协调等作用。因此堆肥原料水分及堆肥过程中水分调控，直接影响了堆肥过程中物理及生物学性质，进而决定了好氧堆肥反应速度快慢、堆肥腐熟程度和堆肥产品质量，甚至关系到好氧堆肥工艺过程的成败，被认为是堆肥中最重要的控制条件。在堆肥过程中，堆肥初始物料相对含水量在40%～70%，能保证堆肥的顺利进行，而最适宜含水量为60-70%。物料含水过高过低都影响好气微生物活动，发酵前应进行水分调节。物料含水率小于60%，升温慢，温度低，腐解程度差；大于70%，影响通气，形成厌氧发酵，升温慢，腐解度亦差。畜禽鲜粪一般含水量较高，降低含水量的方法是掺合低含水分的有机物料，如糠壳、泥炭、锯末、秸杆等。这些辅料还具有调节C/N比、促进水分散失的作用。在堆肥过程中，随着氧气扩散和微生物生长速度的变化，水分不断地在堆体中流动和向空气中散失，处在动态变化之中。随着堆肥的进行,因热量和通风而蒸发的水分比产生的水分多得多,如果导致堆料变干，需要补充水分，研究表明堆肥最为活跃的阶段中，水分的添加有时可以加快堆肥腐熟和稳定。高温阶段含水量应保持在50%～60%；其后应添加水分保持在40%～50%，同时不应使其渗出为宜。堆肥产品中水分应控制在30%以下，如果含水量高，应在80℃下采用鼓风干燥；无干燥设备时，可用日晒干燥。2、温度的控制温度是堆肥过程中重要的控制条件，它既是微生物活动的结果也决定着微生物活动。堆肥初期在30～50℃条件下,中温性微生物活动产生热量，促使堆体温度升高；在45～65℃，最适温度为55～60℃的条件下，嗜热性微生物可以降解大量的有机物质，而且短时间内能迅速分解纤维素；高温是杀灭堆料中的病原菌、寄生虫卵、杂草种子和堆肥过程中释放的有毒物质的必要条件，一般情况下55℃保持2～3周，或65℃保持1周，或70℃保持几个小时，可以将上述有毒物质杀死。堆肥是一个放热过程，若不加控制，温度可达75～80℃，如果堆体中有少量的甲烷产生还可能导致自燃；同时过高的温度会过度消耗有机质，降低堆肥产品质量；更为重要的是过高温度可能阻碍微生物的活动，温度超过60℃真菌活动受抑制，放线菌和孢子细菌进行降解，超过70℃微生物呈孢子状态，活性急速降低，可能导致堆肥系统的崩溃，堆肥过程停止。而温度过低也不利于堆肥化过程，微生物在40℃左右时的活性只有最适温度时的2/3左右，有机质分解缓慢，堆肥腐熟时间延长。水分含量是影响堆肥温度的一个因素。过高的含水量可使堆肥温度降低，通过调节堆料适宜的含水量有利于堆肥后期的升温；同时为了堆肥后期控制过高的温度，可通过增加水分含量降低堆温。翻堆是影响堆肥温度的另外一个因素。翻堆可控制堆温升高，强迫空气通过堆体，提高水分蒸发，每千克水分蒸发可消耗560卡热量，是一种有效降低堆温的方法。通过调节翻堆的次数控制堆肥最高温度的高低和出现的时间；同时通过翻堆还能达到温度均质化的目的。3、C/N比的控制堆料必须达到适宜的C/N，才能进行理想的堆肥，若C/N比过高，微生物增殖时由于氮不足，生长受到限制，堆温降低，有机物降解速度变得缓慢，堆肥时间变长；若C/N比过低，可利用的碳完全被利用，而过量的氮以氨气形式损失，不仅影响环境而且造成氮素肥效的降低，影响堆肥产品品质。堆肥过程中微生物的活动是合成微生物原生质，以干重计算，原生质中含有50%C，5%N和0.25%P，因此研究者们推荐堆肥适宜的C/N为20～30。堆肥适宜的C/N不能根据堆料总碳和总氮量确定，而要参考堆料中微生物容易利用的碳和氮量来衡量。堆肥的C/N比可通过添加含碳高或含氮高的物料来加以调整，秸秆、杂草、枯枝和树叶等物质含纤维、木质素、果胶等较多，碳氮比值较高，可以作为高碳添加材料；而畜禽粪便中含氮量高，可作为高氮添加物质，如猪粪中含有80%的微生物易利用的铵态氮，从而有效的促进微生物生长繁殖，加快堆肥的腐熟。4、通风供氧的控制通气供氧也是堆肥过程中重要的控制因子。主要作用是提供好氧微生物生长繁殖所必需的氧气；通过控制通气量调节堆温，从而控制堆肥最高温度值及其出现时间；在维持最适温度的条件下，加大通风量可以去除水分；翻堆在增加氧气进入量和堆体孔隙度的同时，还可以使堆料、水分、温度和氧气达到均质化的目的，并能使堆体上层的病原菌和杂草种子被带入堆体中心被高温杀死；适宜的通风供氧可以降低氮素损失和恶臭产生；减少堆肥产品的水分，便于产品贮存。堆肥含水量通过对微生物活性和通气孔隙的作用,影响了氧气消耗，是好氧堆肥的一个决定性因素，因此堆肥过程中需要根据物料的性质控制水分和通气，达到水气协调，二者兼顾，才能促进微生物的生长和繁殖，优化堆肥的控制条件。研究表明低于60℃时随着温度的增加氧气消耗量呈幂指数增加，高于60℃氧气消耗量降低，超过70℃后氧气消耗量快速接近于0，因此堆肥过程中应根据堆肥不同阶段温度的不同控制通风供氧量。总之，堆体中的氧气含量应根据不同堆料种类和实际需要保持在5%～15%的范围内，氧含量过低会限制微生物的生命活动，导致厌氧发酵；过高则会使热量损失过大导致堆体冷却，达不到高温而无法杀死病原菌和杂草种子。5、pH值的控制pH值影响堆肥整个过程。堆肥初期pH影响细菌的活动，例如猪粪和锯屑混合堆肥，以6.0为界点，pH6.0抑制二氧化碳和热量产生；pH6.0时二氧化碳和热量产生量快速增加；堆肥进入高温期后，高pH和高温共同作用导致了NH3挥发。堆肥过程中不需调节pH值，因为随着堆肥的进行，微生物降解能量物质而产生有机酸，使pH下降，可达到5左右；随后挥发性有机酸由于温度的上升而挥发，同时含氮有机物质降解产生的氨使pH上升，最后稳定在较高的水平。但是堆料初始pH过高或过低时，堆肥前需要堆放一段时间或者掺入成品堆肥进行调节pH值。而在堆肥高温期，pH值在7.5～8.5之间时可获得最大堆肥速率，过高还会引起氨气挥发，因此可通过加入明矾、磷酸等物质降低堆肥pH值，使堆肥顺利进行。总之，在堆肥过程中某个单一条件的控制相对简单，但由于各种控制条件是相互影响、相互制约的，要想达到堆肥条件整体优化，必须权衡利弊，彼此协调，只有使各种控制条件都比较适宜，才能保证堆肥的顺利进行，并生产出优质商品有机肥。