农业废弃物堆肥处理技术

徐婷婷 白保勋 陈东海

（郑州市农林科学研究所，河南 郑州 450000）

0 引言

近年来，种植业、畜牧业和农产品加工业迅速发展，随之农业废弃物越来越多。农业废弃物指农业生产和加工过程中产生的有机废弃物，包括秸秆、畜禽粪便、豆渣等。其无害化处理是目前的研究热点之一［1］。农业废弃物堆肥处理技术是指利用细菌、真菌等微生物对原料进行分解，将农业废弃物转化为有机肥，达到缓解环境污染、循环利用农业资源的目的。鉴于此，笔者对堆肥材料、堆肥步骤等进行详细介绍，以期为相关人员利用农业废弃物堆肥发酵制备有机肥提供详细技术指导。

1 堆肥材料

1.1 农业废弃物

农业废弃物按照来源可分为农业、林业、牧业、工业、人类生活五大类（见表1）。农业废弃物含有大量的碳氮元素，而碳氮元素是堆肥微生物生长的物质基础。笔者根据材料中碳氮元素的含量将农业废弃物分为碳源和氮源。

表1 可用于堆肥的农业废弃物

1.1.1 碳源。碳源是堆肥的主要材料，包括小麦秸秆、玉米秸秆、水稻秸秆、木薯渣、稻壳、果壳、油茶壳、木屑、杂草、枯枝落叶等，特点是碳含量高、氮含量少，自然腐熟较慢。碳源的选取遵循就地取材的原则。

1.1.2 氮源。氮源主要指畜禽养殖粪便，特点是氮含量高。随着我国畜牧业规模化和集约化发展，畜禽粪便量越来越多，其中猪粪、牛粪、鸡粪占前三位。如果堆肥时无法获取畜禽养殖粪便，也可选用尿素或化粪池粪便作为替代。

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，才能达到较好的堆肥效果。碳氮比过高（超过35∶1），微生物必须先氧化多余的碳元素，导致分解速度降低，延长发酵时间；碳氮比过低（低于25∶1），氮元素会以氨气的形式挥发，影响堆肥品质［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 微生物菌剂

堆肥时加入微生物菌剂可促进有机质分解，提高堆肥效率，缩短堆肥周期［3］。微生物菌剂是包含堆肥中常见优势微生物的多种菌种的复合试剂，细菌菌种包括芽孢杆菌、放线菌、纤维菌、乳酸菌等，真菌菌种包括酵母菌、霉菌、白腐菌等［4］。

2 堆肥步骤

2.1 堆肥场地选择

堆肥场地选择取水、运输方便且不易积水的地方，最好配置有挡雨棚。地面以硬质地面为佳，如果土质较软，需要夯实地面。在肥堆底部铺厚约10 cm的干土用来吸水，铺厚约30 cm的秸秆用来通气，四周筑土埂防止跑水。

2.2 准备材料

技术人员要根据施肥时间（堆肥发酵至少需要30 d）、有机肥需求量准备堆肥材料，根据碳氮比计算碳源、氮源用量，计算微生物菌剂添加量。长纤维材料使用前需要先粉碎，粒径越小、分解越快。为了缩短发酵时间，长纤维材料要粉碎至8 cm以下。小麦秸秆粉碎为1～3 cm粒径，玉米秸秆粉碎为5 cm左右粒径，木屑粉碎为0.5～1.0 cm粒径。

2.3 制作堆体

制作堆体的步骤包括铺设碳源、添加氮源、添加菌剂、混合均匀、调整含水量、堆砌等。

工作人员先将粉碎的碳源材料（秸秆、木屑）摊开，干物料需要均匀喷水；将氮源（鸡粪、牛粪等）和微生物菌剂混合，撒在碳源材料上，搅拌均匀；调整含水量在45%～65%，即手握材料将要有水渗出而未渗出。如果有水渗出，则表明水分过剩。

将混匀的材料进行堆砌（见图1），宽度1.5～2.0 m，高度1.0～1.5 m。高度大于2.0 m时，下部压力过大，内部通风不良，容易厌氧发酵，且不好翻堆；高度小于1.5 m时，保温性较差，不利于高温发酵。

图1 堆体结构示意图

2.4 发酵期维护

堆肥发酵期按照温度变化可分为升温期、高温期、降温期、稳定期4个阶段（见图2）。在堆肥发酵期间，每天测量堆体中心温度，适时翻堆。翻堆是将堆体外层材料和中间材料混合重新堆砌，起到控制温度、增加通气的作用。发酵期间经常检查含水量，根据需要补充水分。

图2 农业废弃物堆肥温度变化（以菌渣和鸡粪为材料）

2.4.1 升温期。升温期（＜55 ℃）一般1～3 d，堆体温度可迅速升至55 ℃以上；升温期无须翻堆，无须补充水分。

2.4.2 高温期。高温期（55～65 ℃）微生物活性最强，有机物分解最快，维持7～14 d高温可将病原菌、虫卵、寄生虫、草种等杀灭。55 ℃以上天数是评定堆肥产品品质的重要指标。高温期若无人工干涉，温度可升至75 ℃以上，微生物活性降低，形成孢子。此时技术人员应及时翻堆，降低温度。在温度上升至55 ℃的第2天进行翻堆，之后每隔3～5 d翻堆一次，温度超过65 ℃立即翻堆。若含水量过低（＜40%），技术人员应在翻堆时补充水分。

2.4.3 降温期。降温期（＜55 ℃）每隔7～12 d翻堆一次。若含水量过低（＜40%），在翻堆时补充水分。

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

2.5 发酵完成

发酵时间与材料、微生物、温度、含水量等相关，至少需要30 d。发酵时间越长，材料降解越彻底，堆肥质量越高。发酵完成后的有机肥呈絮状或粉末状，纤维变脆，有白色菌丝，手握成团、松开即散，颜色为褐色、黄褐色、黑褐色或黑色，没有刺鼻性气味。

3 质量要求

堆腐后的有机肥需要符合《粪便无害化卫生要求》（GB 7959—2012）［5］，堆温≥50 ℃至少持续10 d，堆温≥60 ℃至少持续5 d，蛔虫卵死亡率≥95%，粪大肠菌值≥0.1，沙门氏菌不得检出。好的堆肥产品结构稳定，pH值6～8，含水量20%～30%，有机质含量＞30%，种子发芽指数＞80%，对作物无毒，对环境不产生危害。

4 堆肥处理注意事项

4.1 堆肥通气量调节

在农业废弃物堆肥发酵过程中，通气量要适中。如果通气不良，好氧微生物受到抑制，易进行厌氧发酵，影响堆肥效果；如果通气过量，好氧微生物活性过强，造成水分和养分流失。因此，技术人员要根据堆肥材料选择合适的通气方式。对于较紧实的材料，制作堆体时可将木棍插入堆体，制堆完成后拔出，留下通气孔；对于孔隙较大的材料，制作堆体时要拍实堆体，完成后可在表面覆盖塑料薄膜或泥土。

4.2 温度异常调节

发酵温度过低（＜45 ℃）的原因为室温过低、材料结块、通风不佳、水分过高等。发酵温度过低易造成厌氧发酵。技术人员要在发生厌氧发酵后立即翻堆，疏松材料，补充微生物。室温过低时需要加大料堆，覆盖保温材料。水分过高时，需要晾晒材料。发酵温度过高（＞70 ℃）的原因主要是水分不足，没有及时翻堆。针对此，技术人员要立即进行翻堆，补充水分。

4.3 含水量调节

制堆时，工作人员应调节初始含水量在45%～65%。含水量过低（＜40%）会造成微生物所需水溶性养分过少，发酵速率低，含水量低于10%将停止发酵；含水量过高（＞65%）通气不佳，会导致厌氧发酵。发酵过程中会消耗大量水分，含水量过低应及时补充水分；若含水量过高，可将材料摊开晾晒或添加干料。检测水分含量的简易方法是向堆体插入木棍，若木棍潮湿，则无须加水；如木棍干燥，则需要补水。

4.4 pH值调节

初始pH值在8左右可促进发酵，随着时间推移pH值会逐步降低，过低的pH值（＜5）抑制发酵。针对此，相关人员可利用石灰或石膏调节发酵料pH值。