微生物在農(nóng)業(yè)廢棄物堆肥應(yīng)用中的研究進(jìn)展

張華國(guó)

(省部共建青稞和牦牛種質(zhì)資源與遺傳改良國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西藏 拉薩 850000；西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，西藏 拉薩 850000)

引言

農(nóng)業(yè)廢棄物是農(nóng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中無(wú)法避免的問題，隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)模擴(kuò)大，廢棄物的問題也愈發(fā)嚴(yán)重，并且種類相對(duì)繁多，例如農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)產(chǎn)品加工以及農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖，都會(huì)產(chǎn)生大量廢棄物。不過在微生物的廣泛運(yùn)用下，農(nóng)業(yè)廢棄物得到再生利用，其實(shí)農(nóng)業(yè)廢棄物本身就含有大量有機(jī)質(zhì)，如豐富磷、鉀、氮等，經(jīng)過堆肥處理就能變?yōu)橛袡C(jī)肥料。這樣的處理方式不僅能夠節(jié)約資源，同時(shí)避免造成環(huán)境污染，與傳統(tǒng)的還田或用作燃料相比，無(wú)疑更為環(huán)保、經(jīng)濟(jì)。

1.降解腐熟農(nóng)業(yè)廢棄物的主要微生物

1.1 降解木質(zhì)素的主要微生物

對(duì)于農(nóng)業(yè)廢棄物腐熟降解來(lái)說，主要還是依靠微生物的作用，通過近些年的研究發(fā)現(xiàn)，微生物菌種達(dá)到了上百，都能起到不錯(cuò)的降解效果。比如木質(zhì)素降解就可以利用微生物進(jìn)行。木質(zhì)素屬于比較難降解的環(huán)節(jié)，為了達(dá)到預(yù)期的腐熟效果，可以應(yīng)用鏈霉菌、節(jié)桿菌以及小單孢菌等，都能快速、有效的降解木質(zhì)素。具體使用哪種要根據(jù)分解部分進(jìn)行選擇，以此來(lái)達(dá)到預(yù)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(jìn)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(fā)揮出不錯(cuò)的效果。半纖維作為纖維素與木質(zhì)素的結(jié)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(shí)也會(huì)對(duì)纖維素起到降解效果。

2.農(nóng)業(yè)廢棄物堆肥處理技術(shù)分析

2.1 堆肥技術(shù)原理分析

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中廢物處理，一直是比較重要的問題，近些年堆肥技術(shù)得到廣泛運(yùn)用，其核心原理就是通過微生物進(jìn)行降解，通過人工的方式轉(zhuǎn)化，把農(nóng)業(yè)廢棄物變?yōu)橛袡C(jī)肥料，準(zhǔn)確來(lái)說就是利用發(fā)酵，實(shí)現(xiàn)有機(jī)肥料的轉(zhuǎn)換，目前已經(jīng)有很多種類的堆肥工藝。對(duì)于農(nóng)業(yè)廢棄物的處理來(lái)說，堆肥無(wú)疑是最有效的方法，只需要添加相應(yīng)的微生物，就能夠把農(nóng)業(yè)廢棄物轉(zhuǎn)化成有機(jī)肥，目前主要有好氧、厭氧兩種堆肥類型，其中好氧堆肥技術(shù)比較依賴優(yōu)質(zhì)的通風(fēng)條件，才能保證農(nóng)業(yè)廢棄物的降解質(zhì)量，在堆肥過程中溫度最高可達(dá)80~90℃，所以也具有高溫堆肥的名稱。厭氧堆肥技術(shù)則存在很大差異，需要經(jīng)過液化、產(chǎn)酸、產(chǎn)甲烷等三個(gè)環(huán)節(jié)，并在過程中彼此間進(jìn)行作用，最終完成農(nóng)業(yè)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(dāng)下的農(nóng)業(yè)廢棄物堆肥技術(shù)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(dá)到預(yù)期的降解效果，同時(shí)可以適當(dāng)加速分解，進(jìn)一步加強(qiáng)堆肥效率。另外在氧氣充足的情況下，能夠針對(duì)堆肥溫度與氣體排出進(jìn)行控制，如果氧氣濃度低于10%，分解過程就會(huì)陷入停滯，因此影響堆肥效率和品質(zhì)，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(lái)說水是微生物生長(zhǎng)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(biāo)準(zhǔn)控制含水率，堆肥效果自然會(huì)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(jīng)過詳細(xì)的研究，能夠有效確定最佳含水率應(yīng)該在50%~70%之間，盡量避免超過70%，否則會(huì)造成負(fù)面影響，包括推飛溫度與分解速度，微生物也會(huì)受到生長(zhǎng)限制，并且產(chǎn)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(huì)十分緩慢。

2.2.3有機(jī)物含量。對(duì)于微生物的繁殖來(lái)說，有機(jī)物是最為關(guān)鍵的條件，所以要確?？刂坪糜袡C(jī)物含量，大多數(shù)情況下會(huì)把有機(jī)物控制在50%~80%之間，只要不低于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，就能充分保證微生物的有效繁殖。如果沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)含量，降解速度自然會(huì)受到嚴(yán)重影響，并且有機(jī)肥料的質(zhì)量也會(huì)不斷降低，同時(shí)要避免有機(jī)物含量超標(biāo)，否則會(huì)對(duì)供氧量造成影響，同樣會(huì)降低堆肥速度。

2.3 目前主要應(yīng)用的堆肥新技術(shù)

2.3.1 槽式堆肥。槽式堆肥技術(shù)已經(jīng)逐漸普及，主要通過長(zhǎng)槽形的通道，并放入準(zhǔn)備好的堆肥原料進(jìn)行發(fā)酵，另外在通道墻體可以安裝軌道，通過翻推劑進(jìn)行翻推工作，同時(shí)底部可以設(shè)置曝氣管道。大多數(shù)情況下堆料深度應(yīng)該控制在1.2~1.5m，每次發(fā)酵時(shí)間則在10~20d，二次發(fā)酵應(yīng)該控制在15~30d。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)較為顯著，不僅操作上面簡(jiǎn)單便捷，同時(shí)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(shù)。缺點(diǎn)方面則需要投入相應(yīng)的設(shè)備成本，購(gòu)置攪拌機(jī)等設(shè)備，所以在使用上還需要進(jìn)行考慮，并且在運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)磨損、腐蝕，還需要定期維護(hù)。

2.3.2 立式發(fā)酵罐。目前立式發(fā)酵罐的應(yīng)用比較廣泛，屬于豎直流向反應(yīng)器，大多數(shù)情況下會(huì)從頂部放入物料，在堆肥結(jié)束后從底部出料，并且頂部會(huì)配置螺旋槳對(duì)原料進(jìn)行混合。內(nèi)部設(shè)置空氣輸送裝置，確保立式發(fā)酵罐內(nèi)的良好通風(fēng)性，對(duì)內(nèi)部廢氣進(jìn)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(fā)展，傳統(tǒng)立式發(fā)酵罐的缺陷已經(jīng)逐漸改善，尤其是占地面積的問題，以及內(nèi)部零件容易腐蝕損壞等，都得到了明顯的強(qiáng)化，不過仍然要注意含水量標(biāo)準(zhǔn)。

2.3.3 靜態(tài)堆肥。靜態(tài)堆肥是目前比較綠色環(huán)保的技術(shù)，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(shí)在通氣層設(shè)置較多的孔洞，利用鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行供氣。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于占地面積小，同時(shí)具有很低的成本，尤其是全新的靜態(tài)堆肥技術(shù)，靜態(tài)覆膜智能堆肥技術(shù)，發(fā)酵時(shí)間大約在6周到8周，并且可以通過手機(jī)等智能設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，整體來(lái)說運(yùn)行成本比較低，發(fā)酵過程中不會(huì)產(chǎn)生異味，因此具有較高的環(huán)保性了。

3.微生物在農(nóng)業(yè)廢棄物堆肥中的應(yīng)用

3.1 微生物在植物類廢棄物堆肥中的應(yīng)用

通過對(duì)微生物進(jìn)行大量研究，可以看到對(duì)植物類廢棄物堆肥，具有較為顯著的作用，通過適當(dāng)添加腐熟劑，能夠大大降低腐熟時(shí)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(shí)增強(qiáng)有機(jī)肥的質(zhì)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(fā)酵時(shí)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(yīng)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(lái)達(dá)到最好的堆肥效果。

3.2 微生物在動(dòng)物類廢棄物堆肥中的應(yīng)用

在實(shí)踐研究后發(fā)現(xiàn)，畜禽糞便中添加適當(dāng)?shù)奈⑸铮梢约涌於逊矢斓乃俣?，同時(shí)大大提高有機(jī)肥質(zhì)量，并且微生物菌劑對(duì)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(jié)果表明微生物數(shù)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(fā)酵速度，而低溫復(fù)合菌劑在牛糞中的應(yīng)用，則提高了有機(jī)肥質(zhì)量，并且能夠加速升溫，同樣能夠起到促進(jìn)堆體腐熟的效果。

3.3 微生物在農(nóng)產(chǎn)品加工堆肥中的應(yīng)用

通過對(duì)農(nóng)業(yè)垃圾中添加復(fù)合微生物菌劑，能夠有效加快有機(jī)物講解速度，大大減少了發(fā)酵時(shí)間。我國(guó)相關(guān)專家利用三段控溫的方式，針對(duì)復(fù)合微生物菌群變化規(guī)律進(jìn)行分析，最后的結(jié)論為影響復(fù)合微生物對(duì)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(duì)微生物生長(zhǎng)與繁殖有著促進(jìn)作用，從而達(dá)到提高追肥效果的目標(biāo)，以此來(lái)轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的肥料。

結(jié)束語(yǔ)

通過微生物在農(nóng)業(yè)中的實(shí)際運(yùn)用，可以看到微生物對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展有著重要的作用，能夠提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量與數(shù)量，這些年更是廣泛運(yùn)用在農(nóng)業(yè)廢棄物堆廢中，相比其他化工產(chǎn)品效果更好，同時(shí)具有一定經(jīng)濟(jì)和環(huán)保性能。微生物的種類非常多，并且數(shù)量上極為龐大，同時(shí)代謝類型多，生長(zhǎng)繁殖是速度非?？?，而土壤具有微生物所需的各類因素，所以無(wú)論數(shù)量還是種類，土壤中的微生物都是最多，因此微生物與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)存在著重要聯(lián)系。尤其在倡環(huán)境保護(hù)的理念下，微生物具有非常好的發(fā)展前景，也成為解決農(nóng)業(yè)廢棄物循環(huán)利用的重要途徑，在追肥過程中添加微生物，促進(jìn)代謝清除有害物質(zhì)，最終轉(zhuǎn)換為有機(jī)肥，所以我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展應(yīng)重點(diǎn)研究微生物的使用，真正解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)問題。