秸秆综合利用及堆肥发酵技术

长沙绿丰源生物有机肥料有限公司（410600） 邱超

农作物秸秆是指在农业生产过程中，水稻、小麦、玉米等农作物收获后，残留的茎、叶、穗等部分的总称。秸秆含有纤维素、木质素、蛋白质、脂肪等有机物质，还富含氮、磷、钾、钙、镁、硅等矿质元素，是具有多种用途的生物资源。

一、秸秆综合利用

根据《第二次全国污染源普查公报》公布的数据显示，2017年全国秸秆产生量为8.05亿吨，秸秆可收集资源量为6.74亿吨，秸秆利用量为5.85亿吨。其中主要以稻谷、小麦和玉米3种谷类作物的秸秆为主。

近年来，国家有关部门综合施策，不断推进农作物秸秆的综合利用。现已基本形成了以肥料化利用为主，饲料化、燃料化稳步推进，基料化、原料化为辅的综合利用格局，全国农作物秸秆综合利用率已超过80%。

其中，秸秆肥料化利用是把农作物秸秆经机械加工或生物利用后作为有机肥施入农田的秸秆资源化利用技术。按照不同的流程和工艺，秸秆还田可分为直接还田、过腹还田和堆肥还田等类型。直接还田通常有翻压还田、覆盖还田和高留茬还田等；过腹还田是将秸秆直接或通过碱化、青贮、氨化等技术处理后饲喂家畜，再将家畜产生的粪便作为肥料还田，培肥土壤；堆肥还田是将作物茎秆、杂草等植物性物质与畜禽粪便等混合堆置，至其腐熟后再施入田间的方式，简称堆肥发酵。

二、秸秆堆肥发酵

秸秆堆肥发酵时，秸秆一般粉碎至 1厘米左右，再与畜禽粪便等其他物料混合，混合物料中的碳氮比为（25～30）∶1，含水率60%左右，混合物料中添加发酵菌，如EM菌或专门发酵菌种，使其迅速繁殖和发挥作用。

物料快速堆肥化过程中，大致会经历升温、高温和降温3个阶段。升温阶段大致是混合物料开始堆垛到一次发酵中温度上升至 45℃前的一段时间（2～3天）。其间，嗜温微生物（主要是细菌）占据主导地位并使易于分解的糖类和淀粉等物质迅速分解，释放大量热量而使堆温上升。高温阶段主要是堆体温度上升到 45℃后至一次发酵结束的这段时间（7天左右）。该阶段中嗜热微生物（主要是真菌、放线菌）占据主导地位，其好氧呼吸使半纤维素和纤维素等物质被强烈分解并释放大量热量。该阶段中要及时进行翻堆处理，原则是“时到不等温，温到不等时”，即隔天翻堆时即使温度未达到限制的 65℃也要及时进行，或者只要温度达到65℃即使时间未达到间隔天数也要进行翻堆。翻堆能通过加强堆体的通风调节温度，堆体温度以50～65℃（最佳 55℃）为宜，注意不能超过70℃。此高温阶段能有效杀灭病原微生物和杂草种子，是堆肥发酵过程中的关键。降温阶段是陈化过程（约30～35天），此时温度将降低到 50℃以下，嗜温微生物（主要是真菌）占据主导地位并分解木质素等物质。该阶段微生物活性不高，堆体发热量减少，需氧量下降，有机物趋于稳定。为了保持微生物生理活动所需的氧气，需要在堆体中插一些通气孔。

堆置过程中，秸秆颜色由黄色逐渐转变为灰色、褐色、黑褐色和黑色，体积逐渐减小，其间，生成大量可被植物利用的有效氮，磷、钾化合物及高分子有机物。这些是构成土壤肥力的重要活性物质，能有效增强土壤肥力。

秸秆肥料化利用可减少农田系统碳的输出，秸秆中的碳返回土壤，经腐殖化，最终形成有机物保留在土壤中并重新参与到农田系统碳循环过程，是当前秸秆资源化利用的最主要途径。