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堆肥的製作原理

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发表于 30-4-2016 04:22 PM | 显示全部楼层 |阅读模式
堆肥的製作原理

  利用最前進的生物反應器,把適當配比的有機質原料,在控制微生物活動的有利條件下操作,能快速的完成堆肥化,產出品質優良的有機質堆肥,不僅省人力、省空間,也大幅改善製造環境之衛生,但是有投資大,動力消耗較多,生產成本較高的顧慮 。

■ 新創事業處 簡道南


  省農地由於集約耕作,習慣使用化學肥料又極少使用有機質肥料,使得土壤有機質含量逐年降低,土壤日漸貧瘠。另一方面在農業經營上卻產生大量有機廢棄物,造成環境污染問題。

  以資源再生被循環利用的觀點,將農業有機廢棄物製成堆肥,再回饋農田使用,不僅可以提升農地土壤有機質含量,增進土壤肥力,而且可以解決其對環境污染之衝擊,可謂一舉兩得。

  製造堆肥的方式有傳統的方式以及利用機械設備和監控儀器的現代化種種方式。傳統製造堆肥的方法需要很大的空間,偏僻的地點,許多勞力和很長的時間才能完成,已不適合現在採用。利用最前進的生物反應器,把適當配比的有機質原料,在控制微生物活動的有利條件下操作,能快速的完成堆肥化,產出品質優良的有機質堆肥,不僅省人力、省空間,也大幅改善製造環境之衛生,但是有投資大,動力消耗較多,生產成本較高的顧慮。無論傳統堆肥法或先進的生物反應器堆肥法,製造堆肥的原理是一致的。


一、前 言

  台灣的農業經營經過近幾十年來的宣導及改進,在農產品的種類、產量及品質上都有足以傲人的成績,但是在享受這些成果之後,有些隱憂也逐漸浮現。就農地肥力而言,由於長期高度利用農地以及大量使用化學肥料和農藥的結果,使土地肥力急速惡化。另就農業經營層面而言,由於經營專業化、集中化的結果,在局部地區聚集大量農業廢棄物,造成嚴重環境污染問題。

  緩和農地肥力惡化的方法之一,就是設法提高土壤有機質含量至2%以上。解決大量農業廢棄物的方法,將資源回收製成有機質肥料或堆肥回歸土壤,則對農地保育有正面之貢獻。

  廣義的農業經營包括農林漁牧之經營,因此其廢棄物種類就相當多。農產方面有稻草、稻殼、玉米穗軸、蔗渣、菜葉和米糠、豆粕、酒渣、果皮渣等農業產品加工殘渣。畜產方面有雞、豬、牛、馬、羊等糞便和皮、毛、血、骨、內臟等肉品加工殘渣。林產方面有樹皮、木屑、製紙廢渣、廢棄太空包等。漁產方面有蝦殼、蟹殼、魚鱗、魚骨、魚內臟等水產品加工殘渣。

  參考農委會編印之肥料品目及規格表,可知豆粕、米糠、魚渣、肉渣、骨、毛、血、皮等經適度乾燥、脫臭、粉碎、造粒即可當有機質肥料販售。其他材料如高纖維質之木屑、樹皮、樹葉、稻草、稻殼和蔗渣以及動物內臟、禽畜糞便等或由於碳/氮比不平衡、或由於含對植物有害之有機成分、或由於含有病原菌、蟲卵、雜草種子等而不適宜直接使用於農地,成為有機廢棄物。有機廢棄物經過堆肥化的製程可成為具安全性和有效性有機質產品。


二、堆肥化的目的

  肥沃的土壤、有生產力的土壤一定要有足夠的腐熟有機質,或稱土壤腐植質,使土壤的物理性、化學性、微生物性和營養性獲得充分調和和改善,才能提供作物好的栽培環境。堆肥化的目的就是在把生的有機質製造成腐熟有機質,其目的包括:

(一)
把有機質材料的碳/氮比調到10-20之間。如果碳/氮比過高將導致土壤微生物與作物根系搶奪氮素肥分,造成作物的氮素飢餓。
(二)
新鮮有機質材料直接加到土壤中,供給土壤微生物許多碳源,讓其急速繁殖,消耗掉大部分的土壤氧氣,也引致厭氣性病源菌的繁殖,二者都不利於根的生長和活動。
(三)
新鮮有機質材料加到土壤中,在分解初期會生成一些有害植物生長的小分子有機化合物,堆肥化過程可以把這些小分子有機化合物先分解掉。另外,一些產生臭味的小分子化合物也會在此過程被分解掉。
(四)
微生物在堆肥化過程中分解有機質放出熱量,蓄積的溫度可達60-80℃,因此可以將一些害蟲、蟲卵、病源菌、雜草種子等殺死,生成衛生安全的堆肥。
(五)
堆肥化的結果,有機質材料經過分解、聚合、縮合等反應,形成黑褐色、細緻、鬆軟有彈性、帶有泥土芳香味的堆肥,亦即腐熟的有機質,方便施用。


三、生的有機質的腐熟過程

  生的有機質材料包括植物體殘渣,動物體殘渣和家禽糞便等。如將這些有機質材料的組成成分加以區分,主要的有蛋白質、碳水化合物(單糖、雙糖、半纖維素、纖維素)、木質素、脂質和臘等。這些有機質材料經過微生物的分解和代謝作用,主要產出是排放出二氧化碳、水和熱量,生成微生物菌體,以及將分解和代謝作用產生的有機化合物再經由聚合和縮合反應重組成複雜的、無定型的大分子化合物。腐熟過程中因為微生物繁殖和代謝有機物的結果,產生高溫而殺滅病源菌、害蟲、蟲卵和雜草種子。腐熟過程中,原來有機質材料的形狀和性質消失了,變成細緻、鬆軟、黑褐色、略有泥土芳香味的有機質,即通稱的堆肥。製造堆肥的過程如表一。各國對堆肥設施病原菌控制的溫度/時間要求如表二。

  腐熟不是意味有機質完全分解,是指有機質分解的程度已達到最適合作物生長的條件,實際上腐熟堆肥施到土壤中後,仍然會繼續分解,只是分解速度已相當緩慢而已。堆肥腐熟度的鑑定法如表三。


四、好氣性微生物是製造堆肥的要角

  用於製造堆肥的有機質材料很複雜,需要許多種微生物共同參與分解有機質才能發揮效能。有機質原料組成分中,依分解的易難度分類:糖類、澱粉、蛋白質>半纖維素(Hemicelluloses)>、纖維素(Cellulose)、脂質、臘。堆肥化過程中,容易分解的成分先分解;不同成分執行分解的菌種不同;不同的分解階段,執行分解的菌種也隨著改變。一般可將堆肥化分解有機質分成三階段:

階段一:糖分解期

  微生物將有機質中容易分解的糖質、胺基酸、蛋白質等簡單化合物迅速分解。這個階段是由好氣性的、常溫到中溫(20-45℃)的細菌和真菌為主,其等旺盛增殖產生的呼吸熱使得堆積物的溫度快速昇高,等這些容易分解的有機質被吃光後,原來的微生物群衰退,由另一群微生物接棒。


階段二:纖維素分解期

  糖分解期過後,有機質材料殘餘部分大都是纖維素、半纖維素、木質素、脂質等。纖維素和半纖維素佔堆肥材料組成的比例最大,所以其等的分解是堆肥化過程的主要部分。纖維素是以被半纖維素和木質素包覆的型態存在,必須先將半纖維素分解才能讓纖維素暴露出來,以便接受微生物分解。半纖維素可用添加石灰的鹼性造成化學分解成單糖。能分解半纖維素的微生物族群很複雜,但以嗜溫(耐溫大於45℃)好氣性真菌類活力最強,嗜溫好氣性放線菌也會分解半纖維素。有許多微生物族群參與纖維素的分解,但以嗜溫好氣性真菌類的分解力最強,一般而言,真菌中的不完全菌綱和擔孢仔菌綱是要角。在此期的分解活動產生的溫度可高達60-80℃,只有好氣性的嗜溫菌才能參加活動,所以控制通氣量和水分,保持堆積物處於好氣狀態是非常重要的。


階段三:木質素分解期

  纖維素被消化完了之後,好氣性高溫菌因缺乏食物而失去活動空間,堆積物的溫度也降下來。此時,木質素是主要的殘餘有機質。有許多好氣性細菌和真菌參與木質素的分解,但以屬於真菌的擔孢子菌,例如白腐性真菌,的分解力最強。在此期,纖維素、半纖維素、木質素等分解過程產生的中間化合物進行聚合和縮何反應生成黑褐色的無定形大分子化合物,亦即腐植質。腐植質在土壤中仍可被分解,只是腐植質已相對安定,所以分解速度就變得很慢。


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参与人数 1人气 +5 收起 理由
ec99 + 5 谢谢分享,也够长气滴,哈哈

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发表于 2-5-2016 06:01 PM | 显示全部楼层
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 楼主| 发表于 5-5-2016 03:47 PM | 显示全部楼层

???????????????????????????
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发表于 6-5-2016 10:11 PM | 显示全部楼层
我看了觉得不错就笑笑咯
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 楼主| 发表于 7-5-2016 11:11 AM | 显示全部楼层
迷你巧巧 发表于 6-5-2016 10:11 PM
我看了觉得不错就笑笑咯

tqtqtqtqtqtq
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发表于 7-5-2016 04:43 PM | 显示全部楼层
不客气
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