关于传统堆肥技术的小组讨论(25-29)

堆肥

施肥的目的通常是为了提高土壤中腐殖质的含量。制作和施用堆肥的目的及意义也在于此。

堆肥有两种功用：

一、作为营养源为当年的农作物提供即时养分。

二、作为土壤的调节器，这种作用可以持续5年或者更长时间。

堆肥的分解过程分为两个阶段。第一阶段：原料进行相对活跃和迅速的初分解，这个过程中伴随着热量的产生；第二阶段：在蚯蚓和细菌的作用下，缓慢地形成稳定的腐殖质。（其中蚯蚓对熟化堆肥起着至关重要的作用，而且它们的身体构造中钙、碳酸钾、氮、磷的含量高于周围的媒介物、土壤或堆肥）？

如果农作物需要即时施肥，可以使用还未经蚯蚓完成熟化过程的堆肥。不过，如果要改善或保持土壤结构，最好用完全熟化的堆肥。例如给葡萄园或牧场施肥就应如此。

堆肥的原样（原料）大概可以分为两大类

一、含蛋白质类：含高氮成份，如：

- 各种动物，如牛、绵羊、猪、马、家禽的新鲜粪肥

- 鱼粪

- 所有绿色植物原料：如草坪上剪下的草、绿色杂草、农作物老（枯）枝老叶、储藏的饲料

- 海藻粉

- 动物血和骨头

- 新鲜海藻

二、含碳类：具有更强的稳定性，含高碳成份，如；

- 干草

- 稻草和麦杆

- 锯沫和木屑（未经处理） - 树皮碎片

- 干海藻（海滩上捡到的）

- 干的农作物如谷物和玉米的茎秆

蛋白质原料更容易腐烂，而含碳原料则相对稳定。

制作堆肥过程的目的是创造一种环境,在这种环境下,可以实现各种原料要素均衡分解, 营养成分散失最小化，大量有益的土壤有机体被激活。

堆肥制作并不困难，成功在于实践和观察。以下是制作指南，在实际操作可直接加于运用，或根据经验予以改进。

教育管理HENANNONGYE河南农业2019年第6期（下）农业科学NONGYEKEXUE畜禽粪便好氧堆肥处理技术探讨河南大学迈阿密学院环境科学系罗长健摘要：随着我国农业生产水平的不断提升，畜牧业中所产生的畜禽粪便越来越多，畜禽粪便处理也越来越难。当前，许多养殖场有大量废弃的畜禽粪便未被妥善处理，已经成为农业及土壤的污染源之一。分析了我国畜禽粪便的利用现状以及处理技术，并对高温好养堆肥技术进行了改进分析。关键词：畜禽粪便；好氧堆肥；处理技术畜禽粪便一直是我国农业的传统有机肥料，其含有大量的有机养分可以有效改善土壤环境，提高农产品产量。针对畜禽粪便的处理，好氧堆肥发酵是最有效可行的方式之一。对畜禽粪便进行好氧堆肥处理，不仅能够有效消除粪便对周围环境造成的不良影响，还可以作为一种有机资源进行有效利用。一、畜禽粪便的现状（一）畜禽粪便的产生量大随着畜牧业养殖规模的不断扩大，畜禽粪便量也迅速增加。改革开放以来，化肥在农业中逐渐占据了主要地位，导致大量的畜禽粪便无法得到有效利用。猪、羊、鸡等传统畜禽养殖规模的迅速扩大是造成畜禽粪便量增加的主要因素。据《中国统计年鉴》（2016）统计，2005-2015年我国肉猪出栏数达到70825万头，牛出栏数10817万头。大规模的集中养殖导致了畜禽粪便的大量增加，畜牧养殖业的发展带来的环境问题日益严重。（二）畜禽粪便的成分较复杂总体来说，畜禽粪便中所含的化学成分受饲料、饲养条件以及个体消化能力等多方面的影响。畜禽粪便中含有较多的有机物，元素组成以C、H、O、N、S为主，所组成的氨基酸以及蛋白质含量多、种类丰富。粪便中所含的N、P、K等养分，可以为农作物的生长提供丰富的营养。此外，粪便中所含的Na、Ca、Mg、Fe、Cu、Zn等金属元素，也是农作物所必须的营养物质。因此，畜禽粪便可直接或经短期简易堆肥处理后直接施用于农田，不仅能提高土壤肥力以及农作物产量，还有利于改善土壤的结构。（三）畜禽粪便的危害严重畜禽粪便中，含有较多的重金属以及大量的有害气体，如不经过无害化处理，会对环境及人体健康造成危害。畜禽粪便危害的受体主要有空气、水以及土壤。粪便中含有的有害气体包括硫化氢、氨气、甲基氨等，对空气造成了严重的污染，影响到养殖场附近居民的身体健康。目前，我国畜禽粪便的一大特点就是含水率较高，其渗入地下后会对当地的地下水造成污染，影响当地居民的饮用。此外，若将粪便排入到当地水体之中，其含有的丰富的N、P等营养元素，可能会引起水体的富营养化，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡。同时，大量粪便直接施用于农田，若处理不当，其中含有的盐分会引起土壤的通透性降低而导致土壤板结。二、畜禽粪便的高温好氧堆肥处理技术畜禽粪便的处理不当以及不合理利用，是造成污染的主要原因。但是如果能够进行无害化处理并进行科学资源化利用，不仅能够减轻生态压力、解决其产生的污染问题，还能够将其变废为宝、转化成有价值的生物资源。目前，我国对畜禽粪便的资源化处理方式主要以肥料化技术和能源化技术为主，但由于能源化技术对技术设备和操作人员的要求较高，推行较困难，使得肥料化技术占据主导地位。而目前肥料化技术中，最常用的就是好氧堆肥。（一）高温好氧堆肥的原理畜禽粪便高温好氧堆肥，主要是指在有氧条件下，利用细菌、放线菌、真菌等微生物的作用，对原料中有机质进行降解转化，并杀死病原体和分解有毒有害气体的过程。该过程中，好氧微生物起主要作用，其在氧气充足的条件下，通过自身氧化、还原与合成等的生命活动，利用堆肥原料中部分有机物氧化分解成为无机物，并为自身生长提供能量，最终原料发酵腐熟。（二）高温好氧堆肥的影响因素畜禽粪便好氧堆肥过程中，需要对水分、温度、pH等因素进行人为控制，以期达到较好的降解处理效果。水分是好氧堆肥发酵过程中必不可少的条件。一般堆体整体的水分含量需要达到50%～70%。水分过低，则影响微生物的正常生长；水分过高时，则堆体的通风效果不好，达不到好氧的条件。此外，温度是堆肥过程中微生物活动的主要影响因素，堆肥过程可将温度变化分成四个阶段：升温、高温、降温和稳定阶段，其中，高温阶段是最重要的环节，在此过程中，有机质被微生物分解并转化为腐殖质。还有碳素和氮素都是微生物重要的营养来源。由此可见，堆肥过程受多个因素共同控制。46Copyright©博看网 . All Rights Reserved.河南农业2019年第6期（下）HENANNONGYE农业科学NONGYEKEXUE（三）高温好氧堆肥的技术工艺目前，我国的畜禽粪便堆肥处理技术，主要包括自然堆肥、条垛式堆肥技术、槽式堆肥技术以及反应器堆肥技术。1、自然堆肥技术。自然堆肥技术是我国一种较为传统的堆肥技术工艺，一般选择在干燥、地势较高、平坦的地方进行堆积。将物料堆成具有一定长宽高的垛条，利用天然的条件使堆料自然发酵、分解、腐熟。为了保证堆肥效率，一般要在堆制之前将地面进行夯实，并铺上一定厚度的细草来吸收肥料渗滤液。为了保证肥料整体的通风量和氧气量，一般会在垛条底部铺设通风管道给粪堆充气。自然堆肥成本低、方法设备简单，但堆肥效率低、周期长，容易受天气状况影响，并且易对周边环境造成影响。2、条垛式堆肥技术。条垛式堆肥技术，是对自然堆肥技术的改良，是将堆肥原料堆积成三角形或梯形的长垛条，并采用人工或者机械的方式进行翻堆，保证粪堆整体各层的有氧状态。堆制前需要添加一定的辅料，调节原料的碳氮比。垛条长度一般根据畜禽粪便数量和场地规模确定，高度一般不超2m。条垛式堆肥技术具有操作简单、设备少、投资少等优点，但是需要添加一定量的辅料。还具有占用面积大，温度和臭气不易控制等缺点。3、槽式堆肥技术。槽式堆肥是将堆肥原料与需要添加的辅料按照要求比例充分混合，并且根据相关技术要求，调节堆料的碳氮比以及含水率，再将混合堆料放在发酵槽内进行好氧发酵反应。该技术过程采用槽式翻堆机进行翻堆，发酵槽底部安装有通风管道，进行通风供氧，一般25d左右能完成整个堆肥过程。槽式翻堆机主要采用的是链板式翻堆机，其拥有独特的多齿链板，能够对设备前面的堆料进行翻堆，同时推动物料向后移动。槽式堆肥技术机械化程度高，控制温度和曝气量较容易，不受天气状况影响，发酵周期较短。但具有投资高、占地面积大、操作复杂等缺点。4、反应器堆肥技术。反应器堆肥是一种将堆肥物料置于封闭式反应器中进行好氧发酵，集进料、控温、通气、翻堆、搅拌、除臭、出料于一体的一种堆肥技术。反应器堆肥具有高度自动化、一体化；节能、封闭系统内臭气易控制、不受气候影响；占地面积小等优势。但反应器堆肥技术大规模生产处理能力较差，且现今技术尚不成熟。三、畜禽粪便高温好氧堆肥技术改进及发展趋势（一）好氧堆肥通风工艺目前，条垛式、槽式以及反应器堆肥技术均有其结合自身特点所使用的通风工艺。条垛式堆肥工艺一般使用的是自然通风。此外，在堆肥过程中，翻堆以及搅拌也能达到一定程度上的通风效果。在实际堆肥过程中，一般将自然通风和人工翻堆结合起来；而在槽式和反应器式堆肥中，使用机械搅拌结合间歇式通风工艺来达到最大的应用效果。（二）好氧堆肥废气污染控制技术堆肥过程中的主要污染是对空气的污染。牲畜粪便中的有机质，在好氧微生物的分解作用下会产生有毒有味气体，散发到空气中，对周围环境及人体健康造成危害。特别是在大面积堆肥的情况下，堆体中的有机质分解不彻底，会产生大量的臭气。目前，反应器式堆肥工艺所采用的搅拌与强制通风相结合的方法能够有效稀释扩散到大气中的臭气，但是这些气体并未得到无害化处理。通过收集气体进行催化氧化，化学燃烧加以利用，或采用活性炭吸附的物理方法，可以有效地改善堆体周围的环境。（三）好氧堆肥脱水技术好氧堆肥的堆体一般含水率较高，达到70%左右。水分过多会导致堆体的温度不易控制，同时也会在一定程度上限制其资源化利用。在自然堆肥和条垛式堆肥过程中，堆体中水分下渗到土壤中可能会导致当地土壤以及地下水的污染，可以采取粪便固液分离或浓缩堆肥的方法，来达到有效的脱水效果。四、小结改革开放以来，农业的迅速发展导致大量的畜禽粪便无法得到有效处理，同时，绝大多数人缺乏对畜禽粪便的有效利用价值正确的认知，更不能深刻意识到畜牧业粪便的资源化利用对我国农业生产以及生态环境的重要意义，导致我国大部分地区畜禽粪便的有效肥料化、资源化利用程度不高。因此，做好畜禽粪便的无害化和减量化处理刻不容缓。高温好氧堆肥是目前畜禽粪便肥料化的最有效方式，但现今的技术水平和生产规模无法满足我国农业生产的全部要求。因此，只有不断学习堆肥技术，对堆肥工艺进行技术革新，加大农业生产与堆肥科技投入，提升农业人员对好氧堆肥工艺意义的认识，才能使堆肥工艺更好地为农业和畜牧业发展服务。参考文献：[1]中华人民共和国国家统计局.中国统计年鉴[M].北京:中国统计出版社,2016.[2]马健,洪文娟,张文杰,等.畜禽粪便的危害及处理技术[J].畜牧与兽医,2019,51(2).[3]黄金枝,胡桂萍,俞燕芳,等.微生物在农业废弃物堆肥应用中的研究进展[J].广东农业科学,2019(1).[4]蔡娟,张应虎,张昌勇,等.牛粪堆肥过程中的物质变化及腐熟度评价[J].贵州农业科学,2018,46(10).[5]朱丽梅.畜禽粪便堆肥技术研究[J].河南农业,2017(14).[6]成锦霞,穆秀梅.浅谈畜禽粪便堆肥技术[J].中国畜禽种业,2018,14(10).[7]徐鹏翔,王越,杨军香,等.好氧堆肥中通风工艺与参数研究进展[J].农业环境科学学报,2018,37(11).[8]马平,汪春.畜禽粪便好氧堆肥技术研究进展[J].农业技术与装备,2018(10).[9]曾锦,徐锐,梁高飞,等.畜禽养殖废弃物资源化利用技术及推广模式研究进展[J].畜牧与饲料科学,2018,39(8).作者简介：罗长健（1998-），男，河南信阳人，研究方向：环境科学、环境工程。（责任编辑冯会利）47Copyright©博看网 . All Rights Reserved.

一、什么是堆肥

所谓堆肥就是，把类似家畜粪便，动植物遗体，食物垃圾等的有机物，加上泥土和矿物质混合堆积，调整水分和空气流量让好氧性菌菌繁殖增多，并产生热来分解有机物的过程。这个过程中并没与把有机物完全分解，难分解的木质素什么的都保留在里面。换句话来说，它就是个中间分解物。

二、堆肥的原理

堆肥是模拟自然界产生腐殖质的过程。它利用微生物、真菌来把有机物材料腐化分解成腐殖质。

堆肥所用的材料中，“棕色肥料”是为微生物提供能量，去分解“绿色植物”。

腐殖质中含有很多微生物和真菌，在每一层中撒一些腐殖质，就好象做馒头时放进一些“酵母”一样。

由于动植物腐化分解后会产生酸，而微生物和真菌不喜欢在酸性环境中生活，所以要撒一些和草木灰或石灰石粉来中和酸。

肥堆要保持透气和湿润，是因为微生物和真菌也要空气和水才能生存。

知道了堆肥的原理，我们遇到问题就容易找出原因了。

例如，如果肥堆不会发热，可能是水浇得不够，太干了，或是“棕色肥料”不够，所以没有发酵。如果肥堆发臭，可能是因为太湿，也有可能是压得太紧密，没有空气，或是灰撒得不够。

三、堆肥的意义

稻壳呀绿肥等新鲜的有机物或者家畜粪粪直接使用的话，土壤中的细菌微生物会急剧增加、促进有害菌的繁殖，抑制作物生长发育。正是为了避免这种危害，才使用堆肥。

通过微生物分解易于分解的物质，可以抑制导致幼苗死亡的病菌;

木屑等中含有的有害物质酚酸 等，可以被微生物分解而消失;

调整有机物的碳素含量，可以防止土壤的氮素缺乏;

在进行家畜粪便堆肥化的时候，可以达到60-70度，可以杀死里面的杂草种子，有害病菌和寄生虫等。

四、堆肥的作用和效力

健康的作物成长于健康的环境，其中最为重要的是土壤。堆肥可以提高土地生产力 ;可以促进土壤的团粒结构的生成，改善土壤的透气性，透水性和养分保持性能，提高土壤的生产力。堆肥具有明显的改善土壤的效果，而化肥则没有。

在通过改善土壤来营造健康的土地时，最需要考虑到的是“物理性”、“生物性”、“化学性”这三大要素。各要素的概要如下所示：

来自读者的关于传统堆肥技术的问题

问题1：

你假设氨化物在软化稻草结构和制造可利用的非纤维素的聚合体起到更重要的作用。随着大量的营养物质被用于传统堆肥过程和达到50-60℃时大部分生物的活动中，你认为什么会影响微生物种群和堆肥的选择性呢？

回答：

我认为我们还不能完全了解。大量的氨化细菌对在我们堆肥实验值高一点，浓度为1000ppm的封闭系统中的自由氨有良好的耐受性。这样不能真正地影响微生物的活动性。微生物活动的频率还是很高的。因此我不能确定我们能进行到什么程度，但是我们可以从从传统阶段I中了解到种群现在能够在阶段I中耐受600-800ppm的浓度，并且我们可能进行到比那还高的浓度。但是其中的因素即能达到多高浓度和能进行多长时间还是未知。你可以在长时间让他处于低浓度，并在我们持续添加阶段I堆肥的供氨化作用的营养物质使其保持相同的效应，以此取代在前期就将所有营养物质加入和在转变之前我们将营养物质放在厌氧环境中。它们大部分在水中混合从而获得非常高的氨化物，我们能够从这里面获得相当多的堆肥产物。一切工作进行的十分顺利，但是有一个因素就是高浓度的氨需要持续较长的一段时间。

问题2:

你提到82℃是杀灭所有微生物的封闭极限温度。做了多少实验才能说在70-75℃阶段多少微生物被杀灭？需要多少时间来证明？我们能获得那方面的信息吗？在文献里有这样的内容吗？

回答：

确实在文献中有大量的信息和总结，这有一个已完成的加热模型，会在60℃时出现，如果我们可以把活动温度设定在60℃，它可以达到抑制70℃的最大活动量的10-15%，就先你说的达到80℃时正好其值为0。

问题3：

超过这段时间会怎样？

回答：

反应会非常非常迅速。当迅速提升温度在高温阶段酶的反应变快微生物自身在杀灭的过程中是一个因素。酶自身快速将基质反应掉，但到达一定温度时他们会变性而且这种变性十分迅速。它们达到这种温度会发生结构性的改变并且反应终止。就像是膜系统，当温度升高越快，膜系统的流动性就会越快，膜就越容易破裂。直到它们毁坏封闭系统，微生物就会会迅速死亡，活动也会很快地终止。