微生物在農業廢棄物堆肥應用中的研究進展

張華國

(省部共建青稞和牦牛種質資源與遺傳改良國家重點實驗室，西藏 拉薩 850000；西藏自治區農牧科學院農業資源與環境研究所，西藏 拉薩 850000)

引言

農業廢棄物是農產業發展過程中無法避免的問題，隨著我國農業發展規模擴大，廢棄物的問題也愈發嚴重，并且種類相對繁多，例如農業生產、農產品加工以及農業養殖，都會產生大量廢棄物。不過在微生物的廣泛運用下，農業廢棄物得到再生利用，其實農業廢棄物本身就含有大量有機質，如豐富磷、鉀、氮等，經過堆肥處理就能變為有機肥料。這樣的處理方式不僅能夠節約資源，同時避免造成環境污染，與傳統的還田或用作燃料相比，無疑更為環保、經濟。

1.降解腐熟農業廢棄物的主要微生物

1.1 降解木質素的主要微生物

對于農業廢棄物腐熟降解來說，主要還是依靠微生物的作用，通過近些年的研究發現，微生物菌種達到了上百，都能起到不錯的降解效果。比如木質素降解就可以利用微生物進行。木質素屬于比較難降解的環節，為了達到預期的腐熟效果，可以應用鏈霉菌、節桿菌以及小單孢菌等，都能快速、有效的降解木質素。具體使用哪種要根據分解部分進行選擇，以此來達到預期的降解效果。

1.2 降解纖維與半纖維素的主要微生物

纖維素降解同樣可以利用微生物，其中真菌是最為有效的方法，能夠有效進行分解，比如哈茨木霉、煙曲霉以及大型真菌草菇等，都可以發揮出不錯的效果。半纖維作為纖維素與木質素的結合劑，在降解方面同樣具有很大難度，目前最常用的菌種包括木素木霉、亮白曲霉以及黑曲霉，在分解半纖維素的過程中，同時也會對纖維素起到降解效果。

2.農業廢棄物堆肥處理技術分析

2.1 堆肥技術原理分析

在農業生產過程中廢物處理，一直是比較重要的問題，近些年堆肥技術得到廣泛運用，其核心原理就是通過微生物進行降解，通過人工的方式轉化，把農業廢棄物變為有機肥料，準確來說就是利用發酵，實現有機肥料的轉換，目前已經有很多種類的堆肥工藝。對于農業廢棄物的處理來說，堆肥無疑是最有效的方法，只需要添加相應的微生物，就能夠把農業廢棄物轉化成有機肥，目前主要有好氧、厭氧兩種堆肥類型，其中好氧堆肥技術比較依賴優質的通風條件，才能保證農業廢棄物的降解質量，在堆肥過程中溫度最高可達80~90℃，所以也具有高溫堆肥的名稱。厭氧堆肥技術則存在很大差異，需要經過液化、產酸、產甲烷等三個環節，并在過程中彼此間進行作用，最終完成農業廢棄物降解。

2.2 影響堆肥效果的主要因素

2.2.1 供氧。在當下的農業廢棄物堆肥技術中，氧氣是非常重要的因素之一，必須要滿足供氧條件，才能達到預期的降解效果，同時可以適當加速分解，進一步加強堆肥效率。另外在氧氣充足的情況下，能夠針對堆肥溫度與氣體排出進行控制，如果氧氣濃度低于10%，分解過程就會陷入停滯，因此影響堆肥效率和品質，所以必須要確保堆肥過程中的氧氣充足。

2.2.2 含水率。一般來說水是微生物生長的重要條件，在堆肥過程中必然要控制好含水率，從而滿足微生物的代謝需求，如果沒有按照標準控制含水率，堆肥效果自然會受到影響。在保證含水率條件的情況下，能夠最大程度提高堆肥效果，經過詳細的研究，能夠有效確定最佳含水率應該在50%~70%之間，盡量避免超過70%，否則會造成負面影響，包括推飛溫度與分解速度，微生物也會受到生長限制，并且產生較為明顯的惡臭氣體。含水率低于40%的條件下，整體堆肥速度受到影響，微生物缺乏水分生存困難，所以降解過程會十分緩慢。

2.2.3有機物含量。對于微生物的繁殖來說，有機物是最為關鍵的條件，所以要確保控制好有機物含量，大多數情況下會把有機物控制在50%~80%之間，只要不低于這個標準，就能充分保證微生物的有效繁殖。如果沒有達到標準含量，降解速度自然會受到嚴重影響，并且有機肥料的質量也會不斷降低，同時要避免有機物含量超標，否則會對供氧量造成影響，同樣會降低堆肥速度。

2.3 目前主要應用的堆肥新技術

2.3.1 槽式堆肥。槽式堆肥技術已經逐漸普及，主要通過長槽形的通道，并放入準備好的堆肥原料進行發酵，另外在通道墻體可以安裝軌道，通過翻推劑進行翻推工作，同時底部可以設置曝氣管道。大多數情況下堆料深度應該控制在1.2~1.5m，每次發酵時間則在10~20d，二次發酵應該控制在15~30d。該技術的優點較為顯著，不僅操作上面簡單便捷，同時不需要大量人工，能源消耗也比較低，因此是目前比較有效的堆肥技術。缺點方面則需要投入相應的設備成本，購置攪拌機等設備，所以在使用上還需要進行考慮，并且在運行過程中會出現磨損、腐蝕，還需要定期維護。

2.3.2 立式發酵罐。目前立式發酵罐的應用比較廣泛，屬于豎直流向反應器，大多數情況下會從頂部放入物料，在堆肥結束后從底部出料，并且頂部會配置螺旋槳對原料進行混合。內部設置空氣輸送裝置，確保立式發酵罐內的良好通風性，對內部廢氣進行處理，堆肥周期一般在7~12d，需要每天取出堆肥原料。隨著近些年的不斷發展，傳統立式發酵罐的缺陷已經逐漸改善，尤其是占地面積的問題，以及內部零件容易腐蝕損壞等，都得到了明顯的強化，不過仍然要注意含水量標準。

2.3.3 靜態堆肥。靜態堆肥是目前比較綠色環保的技術，主要把原料混合物放在木屑、碎稻草以及其他材料制作而成的通氣層中，同時在通氣層設置較多的孔洞，利用鼓風機進行供氣。該技術的優點在于占地面積小，同時具有很低的成本，尤其是全新的靜態堆肥技術，靜態覆膜智能堆肥技術，發酵時間大約在6周到8周，并且可以通過手機等智能設備進行遠程操控，整體來說運行成本比較低，發酵過程中不會產生異味，因此具有較高的環保性了。

3.微生物在農業廢棄物堆肥中的應用

3.1 微生物在植物類廢棄物堆肥中的應用

通過對微生物進行大量研究，可以看到對植物類廢棄物堆肥，具有較為顯著的作用，通過適當添加腐熟劑，能夠大大降低腐熟時間，例如在蔬菜等植物秸稈中添加微生物菌劑，就可以加快堆肥速度，同時增強有機肥的質量。在水稻秸稈等植物中介入灰略紅鏈霉菌，堆肥溫度有效上升，而發酵時間自然明顯縮短，由此可見微生物在植物類廢棄物堆肥中應用效果明顯，并且在不同的植物類廢棄物中，可以使用不同的微生物，以此來達到最好的堆肥效果。

3.2 微生物在動物類廢棄物堆肥中的應用

在實踐研究后發現，畜禽糞便中添加適當的微生物，可以加快堆肥腐熟的速度，同時大大提高有機肥質量，并且微生物菌劑對于溫度有很大影響，有效提高了降解速率。例如在牛糞堆肥中加入接種纖維素降解菌，最終結果表明微生物數量變化，相比較自然堆肥要大很多，尤其在堆肥初期，加快了堆肥發酵速度，而低溫復合菌劑在牛糞中的應用，則提高了有機肥質量，并且能夠加速升溫，同樣能夠起到促進堆體腐熟的效果。

3.3 微生物在農產品加工堆肥中的應用

通過對農業垃圾中添加復合微生物菌劑，能夠有效加快有機物講解速度，大大減少了發酵時間。我國相關專家利用三段控溫的方式，針對復合微生物菌群變化規律進行分析，最后的結論為影響復合微生物對肺效果的因素，就在于堆料土著微生物的濃度。通過三段控溫的方式，可以快速消滅雜菌，對微生物生長與繁殖有著促進作用，從而達到提高追肥效果的目標，以此來轉化為有價值的肥料。

結束語

通過微生物在農業中的實際運用，可以看到微生物對農業發展有著重要的作用，能夠提高農產品質量與數量，這些年更是廣泛運用在農業廢棄物堆廢中，相比其他化工產品效果更好，同時具有一定經濟和環保性能。微生物的種類非常多，并且數量上極為龐大，同時代謝類型多，生長繁殖是速度非常快，而土壤具有微生物所需的各類因素，所以無論數量還是種類，土壤中的微生物都是最多，因此微生物與農業生產存在著重要聯系。尤其在倡環境保護的理念下，微生物具有非常好的發展前景，也成為解決農業廢棄物循環利用的重要途徑，在追肥過程中添加微生物，促進代謝清除有害物質，最終轉換為有機肥，所以我國農業發展應重點研究微生物的使用，真正解決農業生產問題。