徐婷婷 白保勛 陳東海

（鄭州市農(nóng)林科學(xué)研究所，河南 鄭州 450000）

0 引言

近年來，種植業(yè)、畜牧業(yè)和農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)迅速發(fā)展，隨之農(nóng)業(yè)廢棄物越來越多。農(nóng)業(yè)廢棄物指農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和加工過程中產(chǎn)生的有機(jī)廢棄物，包括秸稈、畜禽糞便、豆渣等。其無害化處理是目前的研究熱點(diǎn)之一［1］。農(nóng)業(yè)廢棄物堆肥處理技術(shù)是指利用細(xì)菌、真菌等微生物對原料進(jìn)行分解，將農(nóng)業(yè)廢棄物轉(zhuǎn)化為有機(jī)肥，達(dá)到緩解環(huán)境污染、循環(huán)利用農(nóng)業(yè)資源的目的。鑒于此，筆者對堆肥材料、堆肥步驟等進(jìn)行詳細(xì)介紹，以期為相關(guān)人員利用農(nóng)業(yè)廢棄物堆肥發(fā)酵制備有機(jī)肥提供詳細(xì)技術(shù)指導(dǎo)。

1 堆肥材料

1.1 農(nóng)業(yè)廢棄物

農(nóng)業(yè)廢棄物按照來源可分為農(nóng)業(yè)、林業(yè)、牧業(yè)、工業(yè)、人類生活五大類（見表1）。農(nóng)業(yè)廢棄物含有大量的碳氮元素，而碳氮元素是堆肥微生物生長的物質(zhì)基礎(chǔ)。筆者根據(jù)材料中碳氮元素的含量將農(nóng)業(yè)廢棄物分為碳源和氮源。

表1 可用于堆肥的農(nóng)業(yè)廢棄物

1.1.1 碳源。碳源是堆肥的主要材料，包括小麥秸稈、玉米秸稈、水稻秸稈、木薯渣、稻殼、果殼、油茶殼、木屑、雜草、枯枝落葉等，特點(diǎn)是碳含量高、氮含量少，自然腐熟較慢。碳源的選取遵循就地取材的原則。

1.1.2 氮源。氮源主要指畜禽養(yǎng)殖糞便，特點(diǎn)是氮含量高。隨著我國畜牧業(yè)規(guī)模化和集約化發(fā)展，畜禽糞便量越來越多，其中豬糞、牛糞、雞糞占前三位。如果堆肥時(shí)無法獲取畜禽養(yǎng)殖糞便，也可選用尿素或化糞池糞便作為替代。

1.1.3 碳源和氮源配比。碳源和氮源材料按照碳氮比（25～35）∶1配制，才能達(dá)到較好的堆肥效果。碳氮比過高（超過35∶1），微生物必須先氧化多余的碳元素，導(dǎo)致分解速度降低，延長發(fā)酵時(shí)間；碳氮比過低（低于25∶1），氮元素會以氨氣的形式揮發(fā)，影響堆肥品質(zhì)［2］。每批次堆肥原料的碳氮含量均不相同，大致如表2所示。

表2 不同堆肥原料的碳氮含量

1.2 微生物菌劑

堆肥時(shí)加入微生物菌劑可促進(jìn)有機(jī)質(zhì)分解，提高堆肥效率，縮短堆肥周期［3］。微生物菌劑是包含堆肥中常見優(yōu)勢微生物的多種菌種的復(fù)合試劑，細(xì)菌菌種包括芽孢桿菌、放線菌、纖維菌、乳酸菌等，真菌菌種包括酵母菌、霉菌、白腐菌等［4］。

2 堆肥步驟

2.1 堆肥場地選擇

堆肥場地選擇取水、運(yùn)輸方便且不易積水的地方，最好配置有擋雨棚。地面以硬質(zhì)地面為佳，如果土質(zhì)較軟，需要夯實(shí)地面。在肥堆底部鋪厚約10 cm的干土用來吸水，鋪厚約30 cm的秸稈用來通氣，四周筑土埂防止跑水。

2.2 準(zhǔn)備材料

技術(shù)人員要根據(jù)施肥時(shí)間（堆肥發(fā)酵至少需要30 d）、有機(jī)肥需求量準(zhǔn)備堆肥材料，根據(jù)碳氮比計(jì)算碳源、氮源用量，計(jì)算微生物菌劑添加量。長纖維材料使用前需要先粉碎，粒徑越小、分解越快。為了縮短發(fā)酵時(shí)間，長纖維材料要粉碎至8 cm以下。小麥秸稈粉碎為1～3 cm粒徑，玉米秸稈粉碎為5 cm左右粒徑，木屑粉碎為0.5～1.0 cm粒徑。

2.3 制作堆體

制作堆體的步驟包括鋪設(shè)碳源、添加氮源、添加菌劑、混合均勻、調(diào)整含水量、堆砌等。

工作人員先將粉碎的碳源材料（秸稈、木屑）攤開，干物料需要均勻噴水；將氮源（雞糞、牛糞等）和微生物菌劑混合，撒在碳源材料上，攪拌均勻；調(diào)整含水量在45%～65%，即手握材料將要有水滲出而未滲出。如果有水滲出，則表明水分過剩。

將混勻的材料進(jìn)行堆砌（見圖1），寬度1.5～2.0 m，高度1.0～1.5 m。高度大于2.0 m時(shí)，下部壓力過大，內(nèi)部通風(fēng)不良，容易厭氧發(fā)酵，且不好翻堆；高度小于1.5 m時(shí)，保溫性較差，不利于高溫發(fā)酵。

圖1 堆體結(jié)構(gòu)示意圖

2.4 發(fā)酵期維護(hù)

堆肥發(fā)酵期按照溫度變化可分為升溫期、高溫期、降溫期、穩(wěn)定期4個(gè)階段（見圖2）。在堆肥發(fā)酵期間，每天測量堆體中心溫度，適時(shí)翻堆。翻堆是將堆體外層材料和中間材料混合重新堆砌，起到控制溫度、增加通氣的作用。發(fā)酵期間經(jīng)常檢查含水量，根據(jù)需要補(bǔ)充水分。

圖2 農(nóng)業(yè)廢棄物堆肥溫度變化（以菌渣和雞糞為材料）

2.4.1 升溫期。升溫期（＜55 ℃）一般1～3 d，堆體溫度可迅速升至55 ℃以上；升溫期無須翻堆，無須補(bǔ)充水分。

2.4.2 高溫期。高溫期（55～65 ℃）微生物活性最強(qiáng)，有機(jī)物分解最快，維持7～14 d高溫可將病原菌、蟲卵、寄生蟲、草種等殺滅。55 ℃以上天數(shù)是評定堆肥產(chǎn)品品質(zhì)的重要指標(biāo)。高溫期若無人工干涉，溫度可升至75 ℃以上，微生物活性降低，形成孢子。此時(shí)技術(shù)人員應(yīng)及時(shí)翻堆，降低溫度。在溫度上升至55 ℃的第2天進(jìn)行翻堆，之后每隔3～5 d翻堆一次，溫度超過65 ℃立即翻堆。若含水量過低（＜40%），技術(shù)人員應(yīng)在翻堆時(shí)補(bǔ)充水分。

2.4.3 降溫期。降溫期（＜55 ℃）每隔7～12 d翻堆一次。若含水量過低（＜40%），在翻堆時(shí)補(bǔ)充水分。

2.4.4 穩(wěn)定期。穩(wěn)定期（＜35 ℃）連續(xù)2 d溫差小于2 ℃，可停止翻堆，含水量控制在20%～30%。

2.5 發(fā)酵完成

發(fā)酵時(shí)間與材料、微生物、溫度、含水量等相關(guān)，至少需要30 d。發(fā)酵時(shí)間越長，材料降解越徹底，堆肥質(zhì)量越高。發(fā)酵完成后的有機(jī)肥呈絮狀或粉末狀，纖維變脆，有白色菌絲，手握成團(tuán)、松開即散，顏色為褐色、黃褐色、黑褐色或黑色，沒有刺鼻性氣味。

3 質(zhì)量要求

堆腐后的有機(jī)肥需要符合《糞便無害化衛(wèi)生要求》（GB 7959—2012）［5］，堆溫≥50 ℃至少持續(xù)10 d，堆溫≥60 ℃至少持續(xù)5 d，蛔蟲卵死亡率≥95%，糞大腸菌值≥0.1，沙門氏菌不得檢出。好的堆肥產(chǎn)品結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，pH值6～8，含水量20%～30%，有機(jī)質(zhì)含量＞30%，種子發(fā)芽指數(shù)＞80%，對作物無毒，對環(huán)境不產(chǎn)生危害。

4 堆肥處理注意事項(xiàng)

4.1 堆肥通氣量調(diào)節(jié)

在農(nóng)業(yè)廢棄物堆肥發(fā)酵過程中，通氣量要適中。如果通氣不良，好氧微生物受到抑制，易進(jìn)行厭氧發(fā)酵，影響堆肥效果；如果通氣過量，好氧微生物活性過強(qiáng)，造成水分和養(yǎng)分流失。因此，技術(shù)人員要根據(jù)堆肥材料選擇合適的通氣方式。對于較緊實(shí)的材料，制作堆體時(shí)可將木棍插入堆體，制堆完成后拔出，留下通氣孔；對于孔隙較大的材料，制作堆體時(shí)要拍實(shí)堆體，完成后可在表面覆蓋塑料薄膜或泥土。

4.2 溫度異常調(diào)節(jié)

發(fā)酵溫度過低（＜45 ℃）的原因?yàn)槭覝剡^低、材料結(jié)塊、通風(fēng)不佳、水分過高等。發(fā)酵溫度過低易造成厭氧發(fā)酵。技術(shù)人員要在發(fā)生厭氧發(fā)酵后立即翻堆，疏松材料，補(bǔ)充微生物。室溫過低時(shí)需要加大料堆，覆蓋保溫材料。水分過高時(shí)，需要晾曬材料。發(fā)酵溫度過高（＞70 ℃）的原因主要是水分不足，沒有及時(shí)翻堆。針對此，技術(shù)人員要立即進(jìn)行翻堆，補(bǔ)充水分。

4.3 含水量調(diào)節(jié)

制堆時(shí)，工作人員應(yīng)調(diào)節(jié)初始含水量在45%～65%。含水量過低（＜40%）會造成微生物所需水溶性養(yǎng)分過少，發(fā)酵速率低，含水量低于10%將停止發(fā)酵；含水量過高（＞65%）通氣不佳，會導(dǎo)致厭氧發(fā)酵。發(fā)酵過程中會消耗大量水分，含水量過低應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充水分；若含水量過高，可將材料攤開晾曬或添加干料。檢測水分含量的簡易方法是向堆體插入木棍，若木棍潮濕，則無須加水；如木棍干燥，則需要補(bǔ)水。

4.4 pH值調(diào)節(jié)

初始pH值在8左右可促進(jìn)發(fā)酵，隨著時(shí)間推移pH值會逐步降低，過低的pH值（＜5）抑制發(fā)酵。針對此，相關(guān)人員可利用石灰或石膏調(diào)節(jié)發(fā)酵料pH值。