秸稈綜合利用及堆肥發(fā)酵技術(shù)

長沙綠豐源生物有機肥料有限公司（410600） 邱超

農(nóng)作物秸稈是指在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，水稻、小麥、玉米等農(nóng)作物收獲后，殘留的莖、葉、穗等部分的總稱。秸稈含有纖維素、木質(zhì)素、蛋白質(zhì)、脂肪等有機物質(zhì)，還富含氮、磷、鉀、鈣、鎂、硅等礦質(zhì)元素，是具有多種用途的生物資源。

一、秸稈綜合利用

根據(jù)《第二次全國污染源普查公報》公布的數(shù)據(jù)顯示，2017年全國秸稈產(chǎn)生量為8.05億噸，秸稈可收集資源量為6.74億噸，秸稈利用量為5.85億噸。其中主要以稻谷、小麥和玉米3種谷類作物的秸稈為主。

近年來，國家有關(guān)部門綜合施策，不斷推進農(nóng)作物秸稈的綜合利用。現(xiàn)已基本形成了以肥料化利用為主，飼料化、燃料化穩(wěn)步推進，基料化、原料化為輔的綜合利用格局，全國農(nóng)作物秸稈綜合利用率已超過80%。

其中，秸稈肥料化利用是把農(nóng)作物秸稈經(jīng)機械加工或生物利用后作為有機肥施入農(nóng)田的秸稈資源化利用技術(shù)。按照不同的流程和工藝，秸稈還田可分為直接還田、過腹還田和堆肥還田等類型。直接還田通常有翻壓還田、覆蓋還田和高留茬還田等；過腹還田是將秸稈直接或通過堿化、青貯、氨化等技術(shù)處理后飼喂家畜，再將家畜產(chǎn)生的糞便作為肥料還田，培肥土壤；堆肥還田是將作物莖稈、雜草等植物性物質(zhì)與畜禽糞便等混合堆置，至其腐熟后再施入田間的方式，簡稱堆肥發(fā)酵。

二、秸稈堆肥發(fā)酵

秸稈堆肥發(fā)酵時，秸稈一般粉碎至 1厘米左右，再與畜禽糞便等其他物料混合，混合物料中的碳氮比為（25～30）∶1，含水率60%左右，混合物料中添加發(fā)酵菌，如EM菌或?qū)ｉT發(fā)酵菌種，使其迅速繁殖和發(fā)揮作用。

物料快速堆肥化過程中，大致會經(jīng)歷升溫、高溫和降溫3個階段。升溫階段大致是混合物料開始堆垛到一次發(fā)酵中溫度上升至 45℃前的一段時間（2～3天）。其間，嗜溫微生物（主要是細(xì)菌）占據(jù)主導(dǎo)地位并使易于分解的糖類和淀粉等物質(zhì)迅速分解，釋放大量熱量而使堆溫上升。高溫階段主要是堆體溫度上升到 45℃后至一次發(fā)酵結(jié)束的這段時間（7天左右）。該階段中嗜熱微生物（主要是真菌、放線菌）占據(jù)主導(dǎo)地位，其好氧呼吸使半纖維素和纖維素等物質(zhì)被強烈分解并釋放大量熱量。該階段中要及時進行翻堆處理，原則是“時到不等溫，溫到不等時”，即隔天翻堆時即使溫度未達到限制的 65℃也要及時進行，或者只要溫度達到65℃即使時間未達到間隔天數(shù)也要進行翻堆。翻堆能通過加強堆體的通風(fēng)調(diào)節(jié)溫度，堆體溫度以50～65℃（最佳 55℃）為宜，注意不能超過70℃。此高溫階段能有效殺滅病原微生物和雜草種子，是堆肥發(fā)酵過程中的關(guān)鍵。降溫階段是陳化過程（約30～35天），此時溫度將降低到 50℃以下，嗜溫微生物（主要是真菌）占據(jù)主導(dǎo)地位并分解木質(zhì)素等物質(zhì)。該階段微生物活性不高，堆體發(fā)熱量減少，需氧量下降，有機物趨于穩(wěn)定。為了保持微生物生理活動所需的氧氣，需要在堆體中插一些通氣孔。

堆置過程中，秸稈顏色由黃色逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榛疑⒑稚⒑诤稚秃谏w積逐漸減小，其間，生成大量可被植物利用的有效氮，磷、鉀化合物及高分子有機物。這些是構(gòu)成土壤肥力的重要活性物質(zhì)，能有效增強土壤肥力。

秸稈肥料化利用可減少農(nóng)田系統(tǒng)碳的輸出，秸稈中的碳返回土壤，經(jīng)腐殖化，最終形成有機物保留在土壤中并重新參與到農(nóng)田系統(tǒng)碳循環(huán)過程，是當(dāng)前秸稈資源化利用的最主要途徑。