猪粪堆肥发酵是杀死有机肥原料内植物致病病原菌、虫卵、杂草籽等有害微生物的有效手段。这是因为在堆肥前期的升温阶段微生物的主要作用是新陈代谢、繁殖,而只产生很少量的代谢产物,并且这些代谢产物不稳定也不易被植物吸收。
到后期的降温期,微生物才会进行有机物的腐殖质化,并在此过程中产生大量有益于植物生长吸收的代谢产物,这个过程需要45-60天。经此过程的堆肥可以达到三个目的,一是无害化;二是腐殖质化;三是产生大量微生物代谢产物如各种抗生素、蛋白类物质等。
猪粪堆肥发酵过程分4个阶段
一是发热阶段
猪粪堆肥制作初期,堆肥中的微生物以中温、好气性的种类为主,最常见的是无芽孢细菌、芽孢细菌和霉菌。它们启动堆肥的发酵过程,在好气性条件下旺盛分解易分解有机物质(如简单糖类、淀粉、蛋白质等),产生大量的热,不断提高堆肥温度,从20℃左右上升至40℃,称为发热阶段,或中温阶段。
二是高温阶段
随着温度的提高,好热性的微生物逐渐取代中温性的种类而起主导作用,温度持续上升,一般在几天之内即达50℃以上,进入高温阶段。
在高温阶段,好热放线菌和好热真菌成为主要种类。它们对猪粪堆肥中复杂的有机物质(如纤维素、半纤维素、果胶物质等)进行强烈分解,热量积累,堆肥温度上升至60-70℃,甚至可高达80℃。随即大多数好热性微生物也大量死亡或进入休眠状态(20d以上),这对加快堆肥的腐熟有很重要的作用。
猪粪堆肥不当时,只有很短的高温期,或者根本达不到高温,因而腐熟很慢,在半年或者更长时期内还达不到半腐熟状态。
三是降温阶段
当高温阶段持续一定时间后,纤维素、半纤维素、果胶物质大部分已被分解,剩下很难分解的复杂成分(如木质素)和新形成的腐殖质,微生物的活动减弱,温度逐渐下降。当温度下降到40℃以下时,中温性微生物又成为优势种类。
如果降温阶段来的早,表明堆制条件不够理想,植物性物质分解不充分。这时可以翻堆,将堆积材料拌匀,使之产生第二次发热、升温,以促进猪粪堆肥的腐熟。
四是腐熟保肥阶段
猪粪堆肥腐熟后,体积缩小,堆温下降至稍高于气温,这时应将堆肥压紧,造成厌气状态,使有机质矿化作用减弱,以利于保肥。
猪粪堆肥实际就是废弃物稳定化的一种形式,但它需要特殊的湿度、通气条件和微生物以产生适宜的温度。
研究表明,在一定温度下加热一段时间可以破坏病原体、杂草种子。通常在60-70℃(湿热)的温度下,加热5-10min。可以破坏非芽孢细菌和芽孢细菌的非休眠体的活性。利用加热灭菌,在70℃条件下加热30min可以消灭污泥中的病原体。但在较低温度下(50-60℃),一些病原菌的灭活则可长达60天。因此堆肥过程中保持60℃以上温度一段时间是必须的。在合理堆肥后残留的有机物分解率较低、相对稳定并易于被植物吸收。堆肥后臭味可以大大降低。
猪粪堆肥有机质的矿质化,可为作物和微生物提供速效养分,为微生物活动提供能源,并为堆肥有机质的腐殖化准备基本原料。
猪粪堆肥以好氧性微生物活动为主时,有机质迅速矿化生成较多的二氧化碳、水及其它养分物质,分解速度快而彻底,并放出大量热能;以嫌气性微生物活动为主时,有机质的分解速度慢,且往往不彻底,释放热能少,其分解产物除植物养分外,尚易积累有机酸及CH4、H2S、PH3、H2等还原性物质,当其达到一定程度时,则对作物生长不利甚至有害。因此堆肥发酵期间的翻堆也是为了转换微生物活动类型,以消除有害物质。
猪粪堆肥过程中的各种生物、微生物的死亡、更替及物质形态转化都是同时进行的,无论是从热力学、生物学还是物质转化角度,这些反应都不是几天或十几天这么短时间能够完成的,这也是为什么即使各种温度、湿度、水分、微生物等条件都控制的很好的前提下,堆肥仍要经历45-60天时间的原因。
针对发酵时间久这个问题,使用人元生物公司生产的“
猪粪发酵剂”,发酵工序不变的情况下,可以使
猪粪发酵时间大大缩短,一般24小时内即可达到理想的发酵温度(60-70℃),10-20天即可发酵完成,发酵效率提高了三倍,适合猪粪快速发酵时使用。