農業廢棄物堆肥處理技術

徐婷婷 白保勛 陳東海

（鄭州市農林科學研究所，河南 鄭州 450000）

0 引言

近年來，種植業、畜牧業和農產品加工業迅速發展，隨之農業廢棄物越來越多。農業廢棄物指農業生產和加工過程中產生的有機廢棄物，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之一［1］。農業廢棄物堆肥處理技術是指利用細菌、真菌等微生物對原料進行分解，將農業廢棄物轉化為有機肥，達到緩解環境污染、循環利用農業資源的目的。鑒于此，筆者對堆肥材料、堆肥步驟等進行詳細介紹，以期為相關人員利用農業廢棄物堆肥發酵制備有機肥提供詳細技術指導。

1 堆肥材料

1.1 農業廢棄物

農業廢棄物按照來源可分為農業、林業、牧業、工業、人類生活五大類（見表1）。農業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基礎。筆者根據材料中碳氮元素的含量將農業廢棄物分為碳源和氮源。

表1 可用于堆肥的農業廢棄物

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。氮源主要指畜禽養殖糞便，特點是氮含量高。隨著我國畜牧業規模化和集約化發展，畜禽糞便量越來越多，其中豬糞、牛糞、雞糞占前三位。如果堆肥時無法獲取畜禽養殖糞便，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，導致分解速度降低，延長發酵時間；碳氮比過低（低于25∶1），氮元素會以氨氣的形式揮發，影響堆肥品質［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

堆肥時加入微生物菌劑可促進有機質分解，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勢微生物的多種菌種的復合試劑，細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、運輸方便且不易積水的地方，最好配置有擋雨棚。地面以硬質地面為佳，如果土質較軟，需要夯實地面。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 準備材料

技術人員要根據施肥時間（堆肥發酵至少需要30 d）、有機肥需求量準備堆肥材料，根據碳氮比計算碳源、氮源用量，計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。為了縮短發酵時間，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碳源、添加氮源、添加菌劑、混合均勻、調整含水量、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，下部壓力過大，內部通風不良，容易厭氧發酵，且不好翻堆；高度小于1.5 m時，保溫性較差，不利于高溫發酵。

圖1 堆體結構示意圖

2.4 發酵期維護

堆肥發酵期按照溫度變化可分為升溫期、高溫期、降溫期、穩定期4個階段（見圖2）。在堆肥發酵期間，每天測量堆體中心溫度，適時翻堆。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。發酵期間經常檢查含水量，根據需要補充水分。

圖2 農業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，無須補充水分。

2.4.2 高溫期。高溫期（55～65 ℃）微生物活性最強，有機物分解最快，維持7～14 d高溫可將病原菌、蟲卵、寄生蟲、草種等殺滅。55 ℃以上天數是評定堆肥產品品質的重要指標。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。此時技術人員應及時翻堆，降低溫度。在溫度上升至55 ℃的第2天進行翻堆，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%），技術人員應在翻堆時補充水分。

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%），在翻堆時補充水分。

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

2.5 發酵完成

發酵時間與材料、微生物、溫度、含水量等相關，至少需要30 d。發酵時間越長，材料降解越徹底，堆肥質量越高。發酵完成后的有機肥呈絮狀或粉末狀，纖維變脆，有白色菌絲，手握成團、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 質量要求

堆腐后的有機肥需要符合《糞便無害化衛生要求》（GB 7959—2012）［5］，堆溫≥50 ℃至少持續10 d，堆溫≥60 ℃至少持續5 d，蛔蟲卵死亡率≥95%，糞大腸菌值≥0.1，沙門氏菌不得檢出。好的堆肥產品結構穩定，pH值6～8，含水量20%～30%，有機質含量＞30%，種子發芽指數＞80%，對作物無毒，對環境不產生危害。

4 堆肥處理注意事項

4.1 堆肥通氣量調節

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

4.2 溫度異常調節

發酵溫度過低（＜45 ℃）的原因為室溫過低、材料結塊、通風不佳、水分過高等。發酵溫度過低易造成厭氧發酵。技術人員要在發生厭氧發酵后立即翻堆，疏松材料，補充微生物。室溫過低時需要加大料堆，覆蓋保溫材料。水分過高時，需要晾曬材料。發酵溫度過高（＞70 ℃）的原因主要是水分不足，沒有及時翻堆。針對此，技術人員要立即進行翻堆，補充水分。

4.3 含水量調節

制堆時，工作人員應調節初始含水量在45%～65%。含水量過低（＜40%）會造成微生物所需水溶性養分過少，發酵速率低，含水量低于10%將停止發酵；含水量過高（＞65%）通氣不佳，會導致厭氧發酵。發酵過程中會消耗大量水分，含水量過低應及時補充水分；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，則需要補水。

4.4 pH值調節

初始pH值在8左右可促進發酵，隨著時間推移pH值會逐步降低，過低的pH值（＜5）抑制發酵。針對此，相關人員可利用石灰或石膏調節發酵料pH值。