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发酵概要

目录
1	发酵作业流程
2	关于家畜粪的发酵处理
3	什么叫发酵处理
4	为了良好的发酵处理
5	发酵条件及发酵过程
6	发酵处理方式
7	典型的发酵方式
8	发酵温度曲线
9	发酵处理举例
10	热量源
11	关于鸡粪的发酵处理
12	脱臭槽
13	有机肥发酵机的结构图
14	堆肥化的概念
15	堆肥化的目的及功效
16	堆肥化中的注意事项
17	有关堆肥施用的现状和课题

1.发酵作业流程

2.关于家畜粪的发酵处理

家畜粪因其原本是高水分，难以处理，如果不进行发酵处理，则牲畜粪进入到土壤后，会伤害农作物的根，防碍植物的生长。

""如果施用未熟堆肥的话・・・""
	生成对植物有害的气体，植物受到损伤。

3.什么叫发酵处理

在好氧性条件下，由于好氧性菌的作用，将去除畜粪中的有机物在分解过程中产生的有害物质，同时蒸发畜粪中的水分，使之变成易于处理的优质有机肥。

4.为了良好的发酵处理

重要的是改善畜粪中的通气性，使通气均匀，这样好氧性菌会迅速增殖，反复进行发酵活动。

再则，需要空气的理由是因为伴随发酵所产生的热量蒸发水分，使之成为低水分的易于处理的堆肥。

同时由于发酵过程中产生的发酵热，能杀死病原菌及杂草种子等。

5.发酵的条件及发酵过程

为了促使好氧性发酵，创造好氧性菌易于增殖的环境是很重要的。利于好氧性发酵的条件有以下五个。

1. 营养（有机物）

为了促进发酵，需要含有细菌作为能源而分解的有机物。在有机物里含有各种物质。

• 易分解性有机物・・・（例）脂肪、糖类、炭水化物、蛋白质
• 难分解性有机物・・・（例）纤维、毛

因为难分解有机物的分解时间很长，在有机肥发酵机里快速发酵时不被分解，即使施入田后其分解速度也很缓慢，不会急剧产生NH₃有害气体。
因为易分解性有机物直接施入田时，其急剧分解，导致NH₃等有害气体的发生。
可是，在有机肥发酵机内易分解性有机物成为非常容易分解的有效能量来源，即使堆肥入田后也不会产生有害气体之害。

2. 温度（temp.）

为了使菌充分活动，需要适当的温度，在有机肥发酵机内最适当的温度是60～70℃。通过维持这一温度来蒸发水分， 干燥畜粪。

3. 水分（H₂O）

为了好氧性发酵，必须有适度的水分，含水率过高则通气性不好，导致发酵不良，含水率过低时，反过来，因水分不足，也会造成发酵不良。 为了优质发酵，在有机肥发酵机内必须有35%～55%的含水量。

4. 空气（O₂）

为了好氧性发酵，向家畜粪中供给充分并均一化的空气是非常重要的。高水分则通气性不好，供气困难，为此需要进行水分调整，改善通气性。
用有机肥发酵机时，以种粪进行水分调整，再则，用搅拌叶片边移动空气吹出口边搅拌粪，可以均匀地提供氧气。 另外，这种搅拌运动对水分蒸发也是必要的。

5. PH

一般来说未处理畜粪是酸性（PH6.0左右），PH8.0～9.0对菌的活跃活动最适合。一旦好氧性发酵进展下去，则发生大量的NH₃， 使PH值变成碱性（PH8.0～9.0）。从而具备了好氧性菌容易活动的环境。
但是在厌氧发酵的条件下，因为低级脂肪酸的大量生成导致PH下降成酸性（PH5.0～6.0）。
在此条件下，好氧菌无法增殖，导致好氧性发酵停止。（产生酸臭气味）
可通过改善PH和供给氧气来恢复好氧性菌增殖。

6.发酵处理方式

赖于发酵的有机物分解率，因发酵处理方式而不同。

• 扣返堆积方式1.0％/日
• 料斗式-堆积发酵方式：1.5％/日
• 一般的密闭式发酵机：2.5％/日

※加入用于调节水分的柞木等木屑，则分解速度明显地下降。
   其理由是柞木等木屑里含有大量难分解的纤维素。

7.典型的发酵方式

8.发酵温度曲线

9.发酵处理举例

10.热量源

发酵处理畜类过程中发生的热量,一般分解1kg干燥畜粪会产生4,500千卡热量。另外蒸发1kg水分需要800千卡热量。利用这一热量收支计算畜粪的发酵干燥能力。

	每日3.0％			滞留日数10日
・分解率	3.0％	×	10日	＝30％
・分解量(干物减少量)	4,000kg	×	0.3	＝1,200kg
・产品干物量	4,000kg	×	0.7	＝2,800kg
・产品量	2,800kg	÷	0.7	＝4,000kg
・产品水分	4,000kg	－	2,800kg	＝1,200kg
・干物分解产生的热量	1,200kg	×	4,500kcal	＝5,400,000kcal
	6,000kg	－	1,200kg	＝4,800kg  蒸散水分量
・水分蒸发需要的热量	4,800kg	×	800kcal	＝3,840,000kcal
可见，比起水分蒸发所需要的热量,干物分解所产生的热量多,因此可实现发酵处理。

11.关于鸡粪的发酵处理

不同畜种氨气发生量的变化

鸡粪因为粪尿混同,比起其它家畜粪(例如牛粪)，氮、磷酸、钙等肥料成分多,用于给土壤供给成分的肥料比用做土壤改良剂效果大。含有大量氮的生鸡粪施入土壤时，鸡粪中的有机物在土壤中快速分解，产生大量的氨气，损伤植物的根。

发酵处理的鸡粪，在发酵过程中其氮部分分解成氨气而排出，或做为肥料成分氧化成硝酸、亚硝酸被吸收利用于植物。

此时施入到田里也没有因氨引起的害处。

拌入柞木等木屑后提高高水分的鸡粪的通气性，有利于促进发酵。可是柞木等木屑所含有的木质纤维素使得发酵分解迟缓，在土壤中发酵分解给植物带来伤害。

12.脱臭槽

在有机物的好氧发酵处理过程中会产生热量、氨气、CO₂、H₂O等。其中恶臭成分氨气的浓度为3,000ppm左右。此时采用木屑的脱臭方式（生物脱臭）除去氨气。

原理

使含有恶臭成分的气体通过木屑粒子间，则恶臭成分被木屑吸收或被木屑间的水分及木屑固有水分溶解。如果长时间送风，则木屑自身开始发酵，微生物繁殖起来。由于这些微生物被氧化分解变成无臭成分，进而促进脱臭。

畜产恶臭的主要原因是大量氨气，可是氨对水的吸着性很高，在土壤中的微生物，特别是由于硝化菌的作用，在好氧条件下变成了硝酸、亚硝酸，从而减少恶臭。

利用微生物的除去法需要一定的环境。刚从有机肥发酵机（粪发酵处理装置）排放出的气体温度很高，达到60～80℃，送入脱臭设施时必须降到50℃程度，这是运转脱臭装置的要点之一。

13.有机肥发酵机的结构图

14.堆肥化的概念

堆肥化的定义

把「在一定的可控制条件下，把生物系废弃物，利用微生物分解为易于使用、易于贮藏、不污染环境，安全的还原到土地的可行性状态」定义为堆肥化（Goluke1977）。换句话说「在氧气充分存在的好氧条件下，把有机物分解到一定程度」。在这过程中，臭气成分也被分解、挥发，水分也减少。

有机物完全地被分解的废弃物，向土地供给的有机物不充分，对土壤的膨软化，保水性、透气性等土壤的物理性、化学性尤其是对土壤微生物等没带来令人满意的影响。一方面，有机物的分解不充分时，在土壤中产生有机物的氧化分解使土壤变成氧气不足的还原状态。所以好的堆肥则占其中间位置，可以做到对农作物不伤害的程度，换言之目前可以说堆肥化的定义是并不严密的定义。

堆肥化现象

把构成生物系废弃物的糖、蛋白质、炭水化合物及脂质等有机物，以好氧为主的杆菌、放线菌及丝状菌的代谢进行分解、低分子化的一系列的过程称作堆肥化现象。加工完的堆肥，实现了作为植物营养源的物质循环。

15.堆肥化的目的及功效

堆肥化的目的

做为有机肥料活用，以及把加工好的堆肥施于土壤，使之产生派生功效。

堆肥化的效果

1. 对土壤肥效成分的循环供应

植物本来吸收存在于土壤的N、P、K等肥效成分，堆肥化则担当再一次把植物体的肥效成分送回土壤资源循环系统的一部分任务。

2. 不安定有机物的安定化

生物系废弃物是大量含有能被微生物分解有机质的不安定有机物。不进行堆肥化而直接施用时，会急速消费土壤中分解有机物所必要的氧气，从而引起土壤中的氧气不足，妨碍植物根的呼吸。
由于堆肥化引起足够的氧化分解反应，把有机物安定化，起着防止施肥后土地的还原化的作用。

3. 消除污物感

由于堆肥化反应减少家畜粪及生垃圾污物感和臭气，呈现土壤样的外观，再则由于堆肥化中氧化分解热，有干燥快，消除污物感，易于运输等，提高作业效能。

4. 杀死细菌、害虫、牧草种子等及不活性化

如果堆肥化反应顺利地进行，靠自身发热品温上升，则满足美国EPA （US Emvironmental Protection Agency） 的标准（曝于材料温度55℃以上保持三日是杀灭有害微生物的条件。），有助于杀灭细菌、害虫（卵）。
再则，消除混入家畜粪中牧草等种子的活性，有效地防止外国产的牧草种子破坏国内植物生态系统。

5. 食品系统废弃物的减量化

对于水分多，燃烧性能低下的食物残渣等食品废弃物，不需要冒发生二恶英的危险焚烧处理，最行之有效的办法是用堆肥化把有机物分解，使废弃物减量化。

6. 易降解性塑料的分解

普遍认为生分解性塑料在环境中具有难分解性，实用性较困难。可是现已证实由于进行堆肥化，显著地促进了生分解性塑料的分解， （1999年 木村氏、中崎氏）由此资源循环有可能成为利用化石资源通用塑料的社会，转向利用生分解性塑料的社会做出贡献。

7. 做为生物农药保持功能

在堆肥化中，存在抑制植物病害细菌的菌群，有做为生物农药而保持功能的例子。
（Nakasaki 　et al.: A New Operation for Production  Disease-Suppressive Compost from Grass Clippings,  Appl.Emviron.Microbiol,64(10),4015-4020,1998）

如上所述，显然堆肥化具有很多长处，加之其制造方法简单，易于进行。

堆肥化不需要特殊的微生物， 低成本 。 只要考虑到使堆肥化材料（废弃物）与氧气（空气）很好地接触 ，这一简单性就是堆肥化易于进行的原因 。

16.堆肥化中的注意事项

• 恶臭

硫化合物(反应初期发生)和氨等(品温上升有机物分解明显时发生)是出现恶臭的原因。
其对策是用硝化菌的生物脱臭，有效地降低成本。

• 水分调节材料

家畜粪及食品等废弃物的初期水分是85％wb以上的高水分,堆肥化时需要水分调节。
高水分时材料间隙被水分填充着,对于存在于材料内部的堆肥化微生物的氧气供应变得困难,其增殖受到阻碍。木片、木屑、稻皮等因水分 小，能确保空气通道，所以现实当中多被作为能膨软化的辅助材料。
可是，添加辅助材料处理大量废弃物时，易带来堆肥量和运行成本的增加。

17.有关堆肥施用的现状和课题

1. 堆肥施用现状

积极施用堆肥化处理的耕种农家不那么多，可是，施用堆肥的农家非常热心地自制作堆肥的实例则多见。
施用堆肥农家中，蔬菜农家多，也有水稻、果树、麦、茶等农家。
施用量是水稻1～2吨/公顷、露天蔬菜地根据作物种类有差异，设施菜地则5吨/公顷以上、果树地则3～5吨/公顷。
重要的是今后要从环境保护的观点确立合理的施用技术。

2. 环境保护施用量的观点

适量施用家畜粪堆肥，则不仅充分供应农作物的养分，而且有改善土壤的物理性、化学性、生物性的效果。 可是，过量地施用则出现种种不良影响。为了保持农作物的品质和收获量，不造成环境污染有必要施用适当的量。
不同的堆肥种类既有养分无机化速度极慢的现象，也有由于养分供应不足而初期成长不好的现象。
化学肥料施肥之后再施用养分浓度高的堆肥时，会导致由于养分过剩而引起农作物的品质、收获量的下降，严重的会流入环境当中造成污染。
家畜粪堆肥分解慢，积蓄在土壤中具有慢慢地经过多年放出养分的性质，正可谓增进地力的有效资材，可是连续使用则在土壤中无机化的养分增大。（积累效果）
因而决定家畜粪堆肥施用量时，采取与化学肥料并用，取得养分的平衡，基本方法是考虑堆肥中的养分量和积累效果，实行适当的减肥措施。
畜产环境对策委员会汇总的家畜粪堆肥施用量的基本意见有如下的Ⅰ～Ⅲ。


1. 为了确保农作物生育、收获、品质，以免带来不良影响

各农作物三要素量是按着最近几年编制的不同作物施肥基准为标准。在尽可能多地施用家畜粪堆肥时，把含于堆肥三要素的有效成分和化学肥料的成分含量收集到施肥基准里。

2. 在化学肥料的施肥基准里没明示与堆肥等有机物并用时

依照一般使用的粪尿代替可能率（牛粪：30％、猪、鸡：60％）为基准，削减施肥基准中化学肥料中的氮，采用堆肥中氮的肥效率（牛粪堆肥：30％、猪粪堆肥：50％、干燥鸡粪：70％等），计算出能补充削减的氮的堆肥量。
这些肥效率是一般数值，因堆肥处理方式、辅助材料的种类、腐熟度的差异等而不同。因此肥效没有被标示的情况下可照下例方式进行。
堆肥等施用量（t/ha）＝必要的氮量（kg/ha）×代替率（％）/100×100/堆肥 的氮含有率（％） ×100/肥效率（％）×10^-³
家畜粪里含有三要素有效成分的平衡与施肥基准上标示不符的现象多。因此，只把一个成分做指标决定施用量，则容易出现他成分过剩等问题。
在此计算出堆肥三要素中无论那个成分量超出时，减少堆肥量直至该要素达到基准的量。其结果，不足的氮及其他要素，用化学肥料补充，维持与施肥基准上标示着的三要素量的平衡。

3. 堆肥施用量被确定后

计算出化学肥料的氮和堆肥的氮的合计量，施用其氮总量时，浸透水中的硝酸态氮浓度没有超过基准值的（100mg/L）危险，把其总量做为作物量和质的角度观察，施用可能氮量的上限。可是，算 出的总氮量的施用中，硝酸态氮量被确定超过基准值时，从已往的试验结果等求出其浓度在10mg/L的总氮量，把其量做为施用可能的上限值。

如果以此方法计算的话，可判断为在饲料农作物上，堆肥中总氮的施用可能上限是200kg/ha左右，添加化学肥料总氮的施用上限量为350kg/ha左右。

3. 环境保护的施用技术

所谓肥料或有机质资材环境保护的施用技术是指提高投入到农地的养分对农作物的利用率（吸收率），尽可能地不使养分排放到环境中的技术。 把肥料和有机质资材全层施用时，根群或以外的地方也存在养分，因此，农作物不能有效地吸收。为提高施肥效率采用的是局部施用法。
把投入氮中未能吸收氮的比例叫做氮收支。氮收支最小化的技术就是环境保护型施用技术。
如果把肥效调节型肥料和堆肥局部使用，使投入氮量减半，则农作物氮的利用率上升，收获物吸取的氮量不下降，能大幅度地节减氮收支。

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