雖然國內外在堆肥方面已經作了廣泛而且很深入的研究,提出了眾多的評指標及方法,但仍沒有形成一種公認的腐熟度指標。
有機物料成分腐熟的本質是物料中的大分子有機聚合物經微生物的作用而分解為小分子聚合物進而水解為水溶有機碳或二氧化碳。并且有充分條件殺滅物料中的有害微生物,包括蟲卵、有害菌、線蟲、病毒。
堆肥腐熟度指標劃分為三類:物理學指標、化學指標(包括腐殖質) 和生物學指標。
(1)物理學指標或表觀分析指標:指堆肥過程中的一些變化比較直觀的性質,如溫度、氣味和顏色等。具體有:
①堆肥開始后堆體溫度是逐漸升高再降低的變化過程,而堆體腐熟后堆體溫度與環(huán)境溫度一致或稍高于環(huán)境溫度,一般不會明顯變化,因此溫度是堆肥過程中最重要的常規(guī)檢測指標之一;
②堆肥原料具有令人不快的氣味,并在堆肥過程中會產生H2S,NO等難聞的氣體,而良好的堆肥過程后這些氣味逐漸減弱并在堆肥結束后消失,所以氣味也可以作為堆肥腐熟的指標;
③堆肥過程中堆料逐漸發(fā)黑,腐熟后的堆肥產品呈黑褐和黑色,顏色也可以作為一判斷標準;
④對不同時間的堆肥的水萃取物在波長280 nm,465 nm和665 nm的光學性質研究表明,由于個別有機成分的少量存在,抑制了對短波的吸收,而對665 nm波長的可見光影響較少,由此通過檢測堆肥萃取物在波長665 nm下的吸光度變化可反映堆肥腐熟度。
(2)由于物理學指標難于定量化表征堆肥過程中堆料成分的變化,所以通過分析堆肥過程中堆料的化學成分或化學性質的變化以評價堆肥腐熟度的方法更常用一些。這些化學指標有:有機質變化指標、氨氮指標、腐殖化指標、碳氮比和有機酸等。具體內容包括:
①在堆肥過程中,堆料中的不穩(wěn)定有機質分解轉化為二氧化碳、水、礦物質和穩(wěn)定化有機質,堆料的有機質含量變化顯著,因此可以通過一些反映有機質變化的參數(shù)(如COD,BOD及VS等)的測量及某些有機質在堆肥過程中的變化規(guī)律來表征腐熟度;
②在堆肥的生化降解過程中含氮的成分發(fā)生降解產生氨氣,在堆肥后期部分氨氣被氧化成亞硝酸鹽和硝酸鹽,所以可以用亞硝酸鹽或硝酸鹽的存在判斷腐熟度,并且由于這兩個指標的測定較為快速而簡單,具有較好的實用價值;
③堆肥過程中伴隨著腐殖化的過程,研究各腐殖化參數(shù)的變化是評價腐熟度的重要方法,由此提出CEC(陽離子交換容量)、腐殖質HS、腐酸HA、富里酸FA 、富里部分FF及非腐殖質成分NHF等參數(shù)用以評價堆肥腐熟度;
④碳源是微生物利用的能源,氮源是微生物的營養(yǎng)物質,碳和氮的變化是堆肥的基本特征之一,C/N(固相)是最常用于評價腐熟度的參數(shù)。而也有研究指出微生物在對堆肥原料的降解中代謝發(fā)生在水溶相,因此水溶性有機碳/有機氮的指標可以作為堆肥腐熟度的參數(shù);⑤有機酸廣泛存在于未腐熟的堆肥中,可通過研究有機酸的變化評價堆肥腐熟度。
(3)堆料中微生物的活性變化及堆肥對植物生長的影響常用于評價堆肥腐熟度。這些指標主要有呼吸作用、生物活性及種子發(fā)芽率實驗等。具體有:
①堆肥是富含腐殖質的穩(wěn)定產品,微生物處于休眠狀態(tài),此時腐殖質的生化降解速率及二氧化碳產生和氧氣消耗都較慢,因此可以用二氧化碳的產生和微生物的耗氧速率作為反映腐熟度的指標;
②同時也可以用反映微生物活性變化的參數(shù)如酶活性、ATP和微生物的數(shù)量、種類來表征堆肥的穩(wěn)定和腐熟;
③未腐熟的堆肥產品對植物的生長有抑制作用,因此可用堆肥和土壤的混合物中植物的生長狀況來評價堆肥的腐熟度,考慮到堆肥腐熟度的實用意義,這是最終和最具說服力的評價方法。
(4)波譜分析法可以從物質結構的角度認識堆肥過程和腐熟度問題,迄今為止較多使用的是13C-核磁共振法和紅外光譜法,紅外光譜法可以辨別化合物的特征官能團,核磁共振法可提供有機分子的骨架信息。
以下幾種簡單鑒別方法:
(1) 氣味,即便以糞便為主料,充分腐熟有機肥,都不會臭,最多有淡淡的氨氣味;不能留硬挺的纖維物;將有機肥樣品置于透明塑料瓶中,加入5倍清水充分混溶,經沉淀后置較長時間,沉淀物多、顏色色淺、脹氣嚴重者差,沉淀少、顏色深不脹氣或脹氣不明顯者優(yōu)
(2) 蚯蚓法。準備幾條蚯蚓、黑布。杯子里放入弄碎的產品,然后把蚯蚓放進去,用黑布蓋住杯子,如蚯蚓潛入產品內部,表示腐熟,如爬在堆積物上面不肯潛入堆中,表明充分腐熟,如爬在堆積物上面不肯進入堆中,表明未充分腐熟,內有苯酚或氨氣殘留。
(3) 塑料袋法(以畜禽糞便為主的堆肥)將產品放入塑料袋密封,防置3d左右若塑料袋不膨脹,就可判斷產品已腐熟。
(4) 發(fā)芽實驗法。
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