有机肥堆肥发酵原理是什么

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  堆肥发酵是有机肥原料处理时较常用的一种发酵方式,由于操作简单、成本低廉、可以大批量处理有机肥原料,运用机械化辅助的情况下可以满足各种规模有机肥厂的原料处理问题,因此,堆肥发酵也是目前国内普及度最广的一种有机肥发酵方式,那么有机肥堆肥发酵原理具体是什么呢?本文汇恩小编就和大家来聊一聊这个话题。
有机肥堆肥发酵原理是什么
  一、堆肥过程中有机质的转化
 
  堆肥中的有机质在微生物作用下进行复杂的转化,这种转化可归纳为两个过程:一个是有机质的矿质化过程,即把复杂的有机质分解成为简单的物质,最后生成二氧化碳、水和矿质养分等;

  另一个是有机质的腐殖化过程,即有机质经分解再合成,生成更复杂的特殊有机质-腐殖质。两个过程是同时进行的,但方向相反,在不同条件下,各自进行的强度有明显的差别。
 
  1、有机质的矿化作用
 
  (1)不含氮有机物的分解 多糖化合物(淀粉、纤维素、半纤维素)首先在微生物分泌的水解酶的作用下,水解成单糖。葡萄糖在通气良好的条件下分解迅速,酒精、醋酸、草酸等中间产物不易积累,最终形成CO2和H2O,同时放出大量热能。如果通气不良,在嫌气微生物作用下,单糖分解缓慢,产生热量少,并积累一些中间产物-有机酸。在极嫌气微生物条件下,还会生成CH4、H2等还原态物质。
 
  (2)含氮有机物的分解 堆肥中的含氮有机物包括蛋白质、氨基酸、生物碱、腐殖质等。除腐殖质外,大部分容易被分解。

  例如蛋白质,在微生物分泌的蛋白酶作用下,逐级降解,产生各种氨基酸,再经氨化作用、硝化作用而分别形成铵盐、硝酸盐,可以被植物吸收利用。
有机肥堆肥发酵原理是什么
  (3)含磷有机物的转化 堆肥中的含磷有机化合物,在多种腐生性微生物的作用下,形成磷酸,成为植物能够吸收利用的养分。
 
  (4)含硫有机物的转化 堆肥中含硫有机物,经微生物的作用生成硫化氢。硫化氢在嫌气环境中易积累,对植物和微生物会发生毒害。

  但在通气良好的条件下,硫化氢在硫细菌的作用下氧化成硫酸,并和堆肥中的盐基作用形成硫酸盐,不仅消除了硫化氢的毒害,并成为植物能吸收的硫素养料。

  在通气不良的情况下,发生反硫化作用,使硫酸转变为H2S散失,并对植物产生毒害。堆肥发酵过程中,可以通过定时翻倒措施改善堆肥的通气性,就能消除反硫化作用。
 
  (5)脂类及芳香类有机物的转化 单宁、树脂等结构复杂,分解较慢,其最终产物也是CO2和水;木质素是含植物性原料(如树皮、木屑等)堆肥中特别稳定的有机化合物,它结构复杂,含芳香核,并以多聚形式存在于植物组织中,极难分解。在通气良好的条件下,主要通过真菌、放线菌的作用,缓慢地进行分解,其芳香核可变为醌型化合物,它是再合成腐殖质的原料之一。当然,这些物质在一定条件下,还会继续被分解的。
有机肥堆肥发酵原理是什么
  综上所述,堆肥有机质的矿质化,可为作物和微生物提供速效养分,为微生物活动提供能源,并为堆肥有机质的腐殖化准备基本原料。

  堆肥以好气性微生物活动为主时,有机质迅速矿化生成较多的二氧化碳、水及其它养分物质,分解速度快而彻底,并放出大量热能;以嫌气性微生物活动为主时,有机质的分解速度慢,且往往不彻底,释放热能少,其分解产物除植物养分外,尚易积累有机酸及CH4、H2S、PH3、H2等还原性物质,当其达到一定程度时,则对作物生长不利甚至有害。

  因此堆肥发酵期间的翻倒也是为了转换微生物活动类型,以消除有害物质。
 
  2、有机质的腐殖化过程
 
  关于腐殖质的形成过程有很多种说法,概括起来大体可分为两个阶段:第一阶段,有机残体分解形成组成腐殖质分子的原始材料,如多元酚、含氮有机物(氨基酸、肽等)等;

  第二阶段,先由微生物分泌的多酚氧化酶将多酚氧化成醌,然后醌与氨基酸或肽缩合而成腐殖质单体。

  由于酚、醌、氨基酸种类很多,相互缩合的方式也不尽相同,因而形成的腐殖质单体也就多种多样。在不同条件下,这些单体又进一步缩合形成大小不等的分子。
有机肥堆肥发酵原理是什么
  二、堆肥过程中重金属的的转化
 
  城市污泥中含有丰富的作物生长所需的各种养分及有机质,是堆肥发酵最佳原材料之一。但城市污泥中往往含有重金属,这些重金属一般指汞、铬、镉、铅、砷等。微生物特别是细菌、真菌在重金属的生物转化中起重要作用。虽然有些微生物可以改变重金属在环境中的存在状态,使化学物毒性增强而引起严重的环境问题或浓缩重金属,并通过食物链积累。但也有些微生物可以通过直接和间接的作用去除环境中重金属,有助于改善环境。

  如最早受到关注的造成环境污染的重金属-汞,微生物转化汞包括3方面,无机汞(Hg2+)的甲基化、无机汞(Hg2+)还原成Hg0,甲基汞和其他有机汞化合物的裂解并还原成Hg0。这些能将无机汞和有机汞转化为单质汞的微生物称为抗汞微生物。微生物虽然不能降解重金属,但通过对重金属的转化作用,控制其转化途径,可以达到减轻毒性的作用.

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