有機(jī)肥料
發(fā)酵到底是什么?從宏觀角度看,有機(jī)肥料發(fā)酵可分為地面發(fā)酵和罐式發(fā)酵。從微觀上講,有機(jī)肥料的發(fā)酵分為有機(jī)物的礦化和有機(jī)物的腐殖質(zhì)以及重金屬的轉(zhuǎn)化。有機(jī)肥的發(fā)酵是什么都有哪些方法?
一、有機(jī)物的腐殖化過(guò)程
即有機(jī)物被分解并重新合成以產(chǎn)生更復(fù)雜的特殊有機(jī)物-腐殖質(zhì)。這兩個(gè)過(guò)程同時(shí)進(jìn)行,但方向相反,在不同條件下,每個(gè)過(guò)程的強(qiáng)度都明顯不同。
關(guān)于腐殖質(zhì)形成過(guò)程的陳述很多,大致可分為兩個(gè)階段:
在第一階段,有機(jī)殘基被分解以形成構(gòu)成腐殖質(zhì)分子的原始物質(zhì),例如多酚、含氮有機(jī)物(氨基酸、肽等);
在第二階段,微生物分泌的多酚氧化酶首先將多酚氧化為醌,然后醌與氨基酸或肽縮合形成腐殖質(zhì)單體。因?yàn)楸椒印Ⅴ⒕哂卸喾N氨基酸,并且縮合方法不同,所以形成的腐殖質(zhì)單體也多種多樣。在不同條件下,這些單體進(jìn)一步縮合形成不同大小的分子。
二、堆肥過(guò)程中重金屬的轉(zhuǎn)化
雖然微生物不能降解重金屬,但它們可以通過(guò)控制重金屬的轉(zhuǎn)化途徑來(lái)降低毒性。微生物,尤其是細(xì)菌、真菌在重金屬的生物轉(zhuǎn)化中起重要作用。
盡管某些微生物可以改變環(huán)境中重金屬的存在,但它可以增加化學(xué)物質(zhì)的毒性,引起嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題或濃縮重金屬并在食物鏈中積累。但是,某些微生物可以通過(guò)直接和間接作用從環(huán)境中去除重金屬,從而有助于改善環(huán)境。
三、有機(jī)物的礦質(zhì)化過(guò)程
即將復(fù)雜的有機(jī)物分解為簡(jiǎn)單的物質(zhì),最終生成二氧化碳、的水和礦物質(zhì)。它可以為作物和微生物提供速效營(yíng)養(yǎng)素,為微生物活動(dòng)提供能量,并為腐殖化有機(jī)物的腐殖制備基礎(chǔ)原料。
1、分解無(wú)氮有機(jī)物
多糖化合物(淀粉、纖維素、半纖維素)首先通過(guò)微生物分泌的水解酶的作用水解為單糖。在通風(fēng)良好的條件下,葡萄糖會(huì)迅速分解。酒精、乙酸、中間產(chǎn)物(例如草酸)不容易積聚,最終形成CO2和H2O,同時(shí)散發(fā)大量熱能。
如果曝氣不好,則在需氧微生物的作用下,單糖會(huì)緩慢分解,產(chǎn)生的熱量較少,并且會(huì)積累一些中間產(chǎn)物有機(jī)酸。在極端厭氧條件下,還會(huì)產(chǎn)生還原性物質(zhì),例如CH4、 H2。
2、氮有機(jī)質(zhì)的分解
堆肥中的氮有機(jī)質(zhì)包括蛋白質(zhì)、氨基酸、生物堿、腐殖質(zhì)等。除腐殖質(zhì)外,其他大多數(shù)很容易分解。例如,蛋白質(zhì)在微生物分泌的蛋白酶的作用下逐漸降解,產(chǎn)生各種氨基酸,然后被硝化形成硝酸銨鹽、,可被植物吸收和利用。
3、含磷有機(jī)物的轉(zhuǎn)化
堆肥中的含磷有機(jī)化合物在腐生微生物的作用下形成磷酸,成為植物可以吸收和利用的養(yǎng)分。
4、含硫有機(jī)物的轉(zhuǎn)化
堆肥中的含硫有機(jī)物通過(guò)微生物的作用產(chǎn)生硫化氫。硫化氫易于積聚在易感環(huán)境中,并可能對(duì)植物和微生物造成破壞。然而,在通風(fēng)良好的條件下,硫化氫在硫細(xì)菌的作用下被氧化成硫酸,并與堆肥中的堿反應(yīng)形成硫酸鹽。
它不僅消除了硫化氫的毒害,而且成為植物可以吸收的硫素。在通風(fēng)不良的情況下,會(huì)發(fā)生脫硫作用,將硫酸轉(zhuǎn)化為H2S并損失掉,并對(duì)植物有毒。在堆肥發(fā)酵過(guò)程中,可以通過(guò)定時(shí)翻轉(zhuǎn)措施改善堆肥的通風(fēng),并消除抗硫化作用。
5、脂質(zhì)和芳香族有機(jī)物的轉(zhuǎn)化
單寧、樹(shù)脂和其他結(jié)構(gòu)復(fù)雜且分解緩慢。最終產(chǎn)品也是二氧化碳和水。木質(zhì)素是堆肥中含有植物性原料(例如樹(shù)皮、的木屑等)的一種特別穩(wěn)定的有機(jī)化合物。它具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)并包含芳香核,它以聚合形式存在于植物組織中,極難分解。
在通風(fēng)良好的條件下,它主要通過(guò)真菌、放線菌的作用而緩慢降解,其芳香核可以變成醌化合物,這是腐殖質(zhì)再合成的原料之一。當(dāng)然,這些物質(zhì)在某些條件下會(huì)繼續(xù)分解。