有机肥发酵原理是什么？

2022年6月17日常见问题 有机肥3083

一、有机肥发酵的基本原理。有机肥发酵的本质是微生物的分解代谢过程。在适宜的温度、水分、通气和营养条件下，物料中的微生物（细菌、真菌、放线菌等）大量繁殖，分泌各种酶类（纤维素酶、半纤维素酶、木质素酶、蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等），将复杂的有机大分子（纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质、脂肪等）分解为简单的小分子物质（单糖、氨基酸、脂肪酸等），并进一步矿化为无机养分（二氧化碳、水、铵态氮、速效磷、速效钾等）。同时，微生物在分解过程中释放大量热量，使堆温升高，实现物料的无害化处理（杀灭病原菌、寄生虫卵和杂草种子）。最终，不稳定的有机物通过腐熟过程，在微生物作用下转化成稳定的腐殖质，成为优质的有机肥料。二、有机肥发酵的微生物学原理。有机肥发酵是一个复杂的微生物群落演替过程，不同阶段有不同的微生物主导。第一，细菌。细菌是发酵初期的主要微生物，繁殖速度快，能够快速分解易降解的有机物（糖类、淀粉、蛋白质、脂肪等），产生大量热量，使堆温迅速升高。主要包括芽孢杆菌、乳酸菌、大肠杆菌等。第二，真菌。真菌在发酵中期发挥重要作用，能够分泌纤维素酶、半纤维素酶和木质素酶，分解难降解的有机物（纤维素、半纤维素、木质素等）。主要包括木霉菌、曲霉菌、青霉菌、白腐真菌等。第三，放线菌。放线菌在发酵高温期和后期发挥重要作用，能够分解复杂的有机物（纤维素、木质素、几丁质等），同时产生抗生素，抑制病原菌生长。主要包括链霉菌、诺卡氏菌等。第四，微生物群落演替。发酵过程中，微生物群落随着温度、养分和环境条件的变化而不断演替：发酵初期以嗜温细菌为主，快速分解易降解有机物；高温期以嗜热细菌、真菌和放线菌为主，分解难降解有机物；降温期以嗜温微生物重新繁殖为主，进一步分解残余有机物；陈化期微生物活性下降，堆料趋于稳定。三、有机肥发酵的两个阶段。腐熟的有机肥一般需要两个阶段，即第一次高温堆肥腐熟发酵阶段和第二次陈化阶段。第一阶段（高温堆肥腐熟发酵阶段）：通过配比原料基质，肥堆高氧吸收，产生高温，可降解挥发性固体大量减少，臭味逐渐降低，肥堆颜色逐渐变化，需保持良好的曝气和水分控制。这一阶段又可分为三个子阶段：温度升高阶段——有机肥腐熟温度上升到45℃，主要以放线菌、真菌和细菌为主，主要分解糖类和淀粉，甚至有原生动物和动物参与；高温阶段——腐熟温度达到45℃以上，嗜温微生物被抑制，嗜热微生物主导，可溶解的有机物继续被氧化分解，复杂的有机物（纤维素、半纤维素、蛋白质、木质素）也开始被分解，50℃左右以嗜热真菌和放线菌为主，60℃左右以嗜热细菌和放线菌为主，70℃左右大多微生物已经不能适应，最佳腐熟温度为55℃，因为大多微生物在该温度最活跃，最易分解有机物，病菌、虫卵、杂草种子大多数会被杀死；降温降低阶段——嗜温微生物又开始大量繁殖，占据优势，对残余难分解的有机物作进一步分解，此时微生物活性下降，堆肥腐熟需氧量降低，温度下降，肥堆逐渐趋于稳定。第二阶段（陈化阶段）：温度初见降低，氧气吸收率降低，臭味完全消失。相对于第一次堆肥腐熟来说，不能没有第二次堆肥，因为二次堆肥可以降解难降解的有机物，嗜温微生物菌落重新建立，从而有助于有机肥腐熟、减少植物毒性物质和抑制病原菌。陈化阶段一般需要15-30天，使堆料进一步稳定、腐熟，消除植物毒性。四、发酵过程中的温度变化。温度是有机肥发酵过程中最重要的指标之一，温度变化可以界定是否腐熟。第一，升温期（室温→45℃）。发酵开始后，微生物迅速繁殖，分解易降解有机物，释放大量热量，堆温逐渐升高。这一阶段一般持续1-3天，主要分解糖类、淀粉、蛋白质等易降解物质。第二，高温期（45℃→70℃→55℃）。堆温超过45℃后进入高温期，嗜热微生物取代嗜温微生物成为优势种群，分解纤维素、半纤维素、木质素等难降解有机物。堆温可升至60-70℃，但最佳腐熟温度为55℃。高温期一般持续5-15天，是物料无害化和主要分解的关键时期。第三，降温期（55℃→室温）。易降解和大部分难降解有机物被分解后，微生物活性下降，产热减少，堆温逐渐下降。降温期嗜温微生物重新繁殖，进一步分解残余有机物。降温期一般持续5-10天。第四，稳定期（室温）。堆温降至接近室温后，物料趋于稳定，微生物活性低，需氧量少，臭味完全消失。稳定期即陈化阶段，一般持续15-30天。五、发酵过程中的物质转化。有机肥发酵过程中发生着复杂的物质转化。第一，含碳有机物的转化。纤维素、半纤维素、木质素等含碳有机物在微生物分泌的酶作用下，逐步分解为单糖、二氧化碳和水，同时释放大量热量。部分中间产物通过微生物的合成代谢转化为腐殖质。第二，含氮有机物的转化。蛋白质、核酸、尿素等含氮有机物在微生物分泌的蛋白酶、核酸酶、脲酶等作用下，分解为氨基酸、氨、铵态氮等。部分氨被微生物同化为菌体蛋白，部分被硝化细菌转化为硝态氮，部分以氨气形式挥发损失。第三，含磷有机物的转化。植素、核酸、磷脂等含磷有机物在微生物分泌的植酸酶、核酸酶、磷脂酶等作用下，分解为速效磷。第四，含钾有机物的转化。含钾有机物在微生物作用下分解释放出速效钾。第五，腐殖质的形成。微生物分解有机物的中间产物（多酚、醌、氨基酸、多糖等）通过聚合和缩合反应形成腐殖质（胡敏酸、富里酸、胡敏素），腐殖质是有机肥中最稳定、最有价值的成分，能够改良土壤、提高土壤肥力、促进作物生长。第六，有害物质的消除。高温和微生物的作用下，病原菌、寄生虫卵、杂草种子被杀死，部分有毒有害物质（如抗生素、农药残留等）被降解，实现物料的无害化。六、影响发酵的关键因素。第一，温度。温度是影响发酵的最关键因素，直接影响微生物的活性和分解速度。最佳发酵温度为55℃左右，此温度下大多数微生物最活跃，分解有机物最快，同时能有效杀灭病原菌、虫卵和杂草种子。温度过低（<45℃）微生物活性低，发酵缓慢，无害化不彻底；温度过高（>70℃）大多数微生物不能适应，发酵受到抑制。第二，水分。水分是微生物生命活动的必要条件，最佳水分含量为50%-65%。水分过高（>70%）会导致通气不良，形成厌氧环境，产生恶臭，发酵缓慢；水分过低（<40%）微生物活性低，发酵缓慢甚至停止。第三，通气（氧气）。好氧发酵需要充足的氧气，氧气是好氧微生物呼吸作用的必要条件。通过翻堆、强制通风等方式保证物料中有充足的氧气。通气不良会导致厌氧发酵，产生恶臭，发酵缓慢，无害化不彻底。第四，碳氮比（C/N）。碳氮比是影响发酵的重要因素，最佳碳氮比为25-30:1。碳氮比过高（>40:1）微生物分解时需要消耗大量氮素，发酵缓慢，周期延长；碳氮比过低（<15:1）微生物分解时产生大量氨，氮素损失，产生恶臭。通过将碳氮比高的物料（秸秆、木屑）与碳氮比低的物料（畜禽粪便、饼粕）混合调节碳氮比。第五，pH值。pH值影响微生物的活性，最佳pH值为6.5-8.0。pH值过低（<5.5）会抑制微生物活性，发酵缓慢；pH值过高（>9.0）也会抑制微生物活性，同时导致氨挥发损失。酸度高的物料（如果渣、糠醛渣）需要用生石灰调节pH值。第六，物料粒度。物料粒度影响微生物的接触面积和通气性，最佳粒度为2-5厘米。粒度过大，表面积小，微生物接触不充分，发酵缓慢；粒度过小，容易压实，通气不良。第七，接种微生物。接种发酵剂（有机物料腐熟剂）可以增加初始微生物数量，快速建立微生物优势种群，加速发酵，缩短周期，提高质量。七、发酵腐熟的判断标准。第一，温度标准。堆温降至接近室温，翻堆后不再明显升温，说明发酵基本完成。第二，外观标准。物料呈黑褐色或深棕色，质地疏松均匀，无明显大块杂质，能辨认出原来的形态但已软化。第三，气味标准。无恶臭、无氨味、无刺鼻气味，有淡淡的泥土芳香或发酵酸味。第四，手感标准。手握物料松软、湿润但不粘手，落地即散，无明显硬块。第五，体积和重量标准。物料体积缩小约1/3-1/2，重量减少约1/3-2/3（一般3吨原料可腐熟出1吨成品）。第六，碳氮比标准。碳氮比降至20:1以下，说明有机物已充分分解。第七，种子发芽试验。种子发芽指数≥80%，说明无植物毒性，可以安全施用。第八，微生物指标。粪大肠菌群数≤100个/克（鲜样），蛔虫卵死亡率≥95%，达到无害化标准。满足以上大部分标准的有机肥可以认为已经充分腐熟，可以安全施用。绿康有机肥采用严格的发酵工艺和质量检测，确保每批产品都充分腐熟、安全可靠、肥效持久。

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