有氧堆肥和厌氧堆肥(生物堆肥技术)

Posted 2023-05-29

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有氧堆肥和厌氧堆肥(生物堆肥技术)

堆肥就是利用依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，在一定的人工条件下，有控制地促进可被生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程，其实质是一种发酵过程。在堆肥化过程中，有机碳被微生物呼吸代谢因而降低碳氮比，所产生的热可使堆肥温度达到70℃以上，能杀灭病菌、虫卵及杂草种子。经过堆积后较松软而利于撒布；制成堆肥后不但没有臭味而且具有泥土的芳香。

好氧堆肥原理

按堆制过程的需氧量程度可分为好氧堆肥和厌氧堆肥。好氧堆肥是在有氧的条件下，借助好氧微生物的作用来进行的。在堆肥过程中，有机废物中的可溶性有机物质透过微生物的细胞壁和细胞膜被微生物所吸收；固体的和胶体的有机物先附着在微生物体外，然后在微生物所分泌的胞外酶的作用下分解为可溶性物质，再渗入细胞内部。微生物通过自身的生命活动——氧化还原和生物合成过程，把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物，并放出微生物生长、活动所需要的能量，把另一部分有机物转化合成新的细胞物质，使微生物生长繁殖，产生更多的生物体，而未能降解的残留有机物部分转化为腐殖质。最终将有机废物被矿质化和腐殖化，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。

堆肥可以分为一般堆肥和高温堆肥两种，前一种的发酵温度较低，后一种的前期发酵温度较高，后期一般采用压紧的措施。

高温堆肥对于促进农作物茎秆、人畜粪尿、杂草、垃圾污泥等堆积物的腐熟，以及杀灭其中的病菌、虫卵和杂草种子等，具有一定的作用。简易的高温堆肥可以采用半坑式堆积法和地面堆积法堆制。前者的坑深约1m，后者则不用设坑。两者都是需要通气沟，以利于好氧微生物的生长和繁殖。两者都需要铺一层农作物秸秆等，再铺一层人畜的粪尿，并泼一些石灰水(碱性土壤地区则不用泼石灰水)，然后盖一层土。一般发酵55℃以上5-7d，高温70℃持续3-5d即可。如果堆肥的温度骤然上升，则应及时补充水分。待堆肥的温度降低到40℃以下时，高温堆肥中的有机物就大部分形成腐殖质了。

（2）家畜粪尿和垫圈材料、饲料残茬混合堆积并经微生物作用而成的肥料

富含有机质和各种营养元素。各种畜粪尿中，以羊粪的氮、磷、钾含量高，猪、马粪次之，牛粪最低；排泄量则牛粪最多，猪、马类次之，羊粪最少。垫圈材料有秸秆、杂草、落叶、泥炭和干土等。厩肥分圈内积制（将垫圈材料直接撒入圈舍内吸收粪尿）和圈外积制（将牲畜粪尿清出圈舍外与垫圈材料逐层堆积）。经嫌气分解腐熟。在积制期间，其化学组分受微生物的作用而发生变化。

厩肥的作用：①提供植物养分。包括必需的大量元素氮、磷、钾、钙、镁、硫和微量元素铁、锰、硼、锌、钼、铜等无机养分；氨基酸、酰胺、核酸等有机养分和活性物质如维生素B1、B6等。保持养分的相对平衡。

②提高土壤养分的有效性。厩肥中含大量微生物及各种酶（蛋白酶、脲酶、磷酸化酶），促使有机态氮、磷变为无机态，供作物吸收。并能使土壤中钙、镁、铁、铝等形成稳定络合物，减少对磷的固定，提高有效磷含量。

③改良土壤结构。腐殖质胶体促进土壤团粒结构形成，降低容重，提高土壤的通透性，协调水、气矛盾。还能提高土壤的缓冲性和改良矿毒田。

④培肥地力，提高土壤的保肥、保水力。厩肥腐熟后主要作基肥用。新鲜厩肥的养分多为有机态，碳氮比（C/N）值大，不宜直接施用，尤其不能直接施入水稻田。

（3）作物茎秆、绿肥、杂草等植物性物质与泥土、人粪尿、垃圾等混合堆置

对堆置的肥料多作基肥，施用量大，可提供营养元素和改良土壤性状，尤其对改良砂土、粘土和盐渍土有较好效果。

沼气肥：作物秸秆、青草和人粪尿等在沼气池中经微生物发酵制取沼气后的残留物。富含有机质和必需的营养元素。沼气发酵慢，有机质消耗较少，氮、磷、钾损失少，氮素回收率达95%、钾在90%以上。

沼液可作旱地追肥；沼渣作水田基肥，若作旱地基肥施后应复土。沼气肥出池后应堆放数日后再用。

此外，将堆肥工艺与其他方法紧密结合，进行堆肥产品的综合利用。如将蚯蚓养殖与堆肥相结合，用有机废物养蚯蚓，蚯蚓本体制成复合饲料，蚯蚓粪作为高品质肥料用于无公害蔬菜栽培等。

堆肥过程

堆肥的材料

制作堆肥的材料，按其性质一般可大概分为三类：

第一类：基本材料即不易分解的物质，如各种作物秸杆、杂草、落叶、藤蔓、泥炭、垃圾，蔬菜垃圾等。

第二类：促进分解的物质一般为含氮较多和富含高温纤维分解细菌的物质，如人畜类尿、污水、蚕砂、马粪、羊粪、老堆肥及草木灰、石灰等。

第三类：吸收性强的物质在堆积过程中加入少量泥炭、细泥土及少量的过磷酸钙或磷矿粉，可防止和减少氨的挥发，提高堆肥的肥效。

材料的处理

为了加速腐解，在堆制前，不同的材料要加以处理。

（1）城市垃圾要分选，选去碎玻璃、石子、瓦片、塑料等杂物，特别要防止重金属和有毒的有机和无机物质进入。

（2）各种堆积材料，原则上要粉碎为好，增大接触面积利于腐解，但要多消耗能源和人力，难以推广。一般是将各种堆积材料，切成2-5寸长为好。

（3）对于质硬、含腊质较多的材料，如玉米和高梁杆吸水较低，最好将材料粉粹后用污水或2%石灰水浸泡，破坏秸杆表面蜡质层，利用吸水促进腐解。

（4）水生杂草，由于含水过多，应稍微凉干后再进行堆积。

堆制地点

应选择地势较高、背风向阳、离水源较近、运输施用方便的地方为堆制地点。为了运输施用方便，堆积地点可适当分散。堆制地点选择好后将其地面平整。

设置通气孔道

在已平整夯实的场地上，开挖“十”字形或“井”字形沟，深宽各15-20厘米左右，在沟上纵横铺满硬坚的作物秸秆，作为堆肥底部的通气沟，并在两条小沟交叉处，与地面垂直安放木棍或捆扎成束的长条状粗硬秸杆，作为堆肥上下通气孔道。

堆制材料配方比

一般堆积材料配合比例是：各种作物秸杆、杂草、落叶等1000斤左右，加入粪尿200-300斤，水100-200斤（加水多少随原材料干湿而定），每一层可以适当覆盖一层薄土，主要是起到石灰石，泥炭等的作用。为了加速腐熟，每层可接种高湿分解纤维细菌（如酵素菌），若缺乏时，可加入适量骡马粪或老堆肥、深层暗沟泥和肥沃泥土，促进腐解。但泥土不宜过多，以免影响腐熟和堆肥质量。所以农谚讲：草无泥不烂，泥无草不肥。这充分说明，加入适量的肥土，不但有吸肥保肥的作用，也有促进有机质分解的效果。 [1]

堆积

在堆积场的通气沟上铺上一层厚约20cm的污泥、细土或草皮土作为吸收下渗肥分的底垫。然后将已处理好的材料（充分混匀后）逐层堆积、踏实。并在各层上泼撒粪尿肥和水后，再均匀的撒上少量石灰、磷矿粉或其它磷肥（堆积材料已用石灰水处理者可不用），以及羊马粪、老堆肥或接种高温纤维分解细菌。

每层需“吃饱、喝足、盖严”。所谓“吃饱”是指秸秆和调节碳氮比的尿素或土杂肥及麦麸要按所需求的量加足，以保证堆肥质量。“喝足”就是秸秆必须被水浸透，加足水是堆肥的关键。“盖严”就是成堆后用泥土密封，可起到保温保水作用。如此一层一层地堆积，直至高达4-6尺（1.2米/1.5米之间）为止。每层堆积极其的厚度，一般是1-2（15/25cm）尺，上层宜薄，中、下层稍厚，每层加入的粪尿肥和水的用量，要上层多，下层少，方可顺流而下，上下分布均匀。堆宽和堆长，可视取材料的多少和操作方便而定。堆形做成馒头形或其它形状均可。堆好后及时用2寸厚的稀泥、细土和旧的塑料薄膜密封，有利保温、保水、保肥。随后并在四周开环形沟，以利排水。、

堆后管理

一般堆后3-5天，有机物开始被微生物分解释放出热量，堆内温度缓慢上升，7-8天后堆内温度显著上升，可达60-70℃，高温容易造成堆内水分缺乏，使微生物活动减弱，原料分解不完全。所以在堆制期间，要经常检查堆内上、中、下各个部位的水份和温度变化的情况。检查方法，可用堆肥温度计测试。若没有堆肥温度计，可用一根长的铁棍插入堆中，停放5分钟后，拔出用手试之。手感觉发温约30℃，感觉发热约40-50℃，感觉发烫约60℃以上。检查水份可观察铁棍插入部分表面的干湿状况。若成湿润状态，表示水分适量；若呈干燥状态，表示水分过少，可在堆顶打洞加水。如果堆内水分、通气适应，一般堆后头几天温度逐渐上升，一个星期左可达到最高，维持高温阶段，不得少于3天，10天以后温度缓慢下降。在这种正常情况下，经20-25天内进行翻堆一次，把外层翻到中间，把中间翻到外边，根据需要加适量粪尿水重新堆积，促进腐熟。重新堆积后，再过20-30天，原材料已近黑、烂、臭的程度，表明已基本腐熟。就可以使用了，或压紧盖土保存备用。 [3]

腐熟良好的条件

（1）水分。保持适当的含水量，是促进微生物活动和堆肥发酵的首要条件。一般以堆肥材料量最大持水量的60%～75%为宜。

（2）通气。保持堆中有适当的空气，有利好气微生物的繁殖和活动，促进有机物分解。高温堆肥时更应注意堆积松紧适度，以利通气．

（3）保持中性或微碱性环境。可适量加入石灰或石灰性土壤，中和调节酸度，促进微生物繁殖和活动．

（4）碳氮比。微生物对有机质正常分解作用的碳氮比为25:1。而豆科绿肥碳氮比为15～25:1、杂草为25～45:1、禾本科作物茎秆为60～100:1。因此根据堆肥材料的种类，加入适量的含氮较高的物质，以降低碳氮比值，促进微生物活动 [4] 。

腐熟程度的检查标准

堆肥腐熟的好坏，是鉴别堆肥质量的一个综合指标。可以根据其颜色、气味、秸秆硬度、堆肥浸出液、堆肥体积、碳氮比及腐质化系数来判断。

（1）从颜色气味看，腐熟堆肥的秸杆变成褐色或黑褐色，有黑色汁夜，具有氨臭味，用铵试剂速测，其铵态氮含量显著增加。

（2）秸秆硬度，用手握堆肥，温时柔软而有弹性；干时很脆，易破碎，有机质失去弹性。

（3）堆肥浸出液，取腐熟堆肥，加清水搅拌后（肥水比例1：5-10），放置3—5分钟，其浸出液呈淡黄色。

（4）堆肥体积，比刚堆时缩小2/3-1/2。

（5）碳氮化，一般为20-30：1(以25:1最佳）

（6）腐殖化系数，为30%左右。

达到上述指标的堆肥，是肥效较好的优质堆肥，可施于各种土壤和作物。坚持长期施用，不仅能获得高产，对改良土壤，提高地力，都有显著的效果。