微生物在农业废弃物堆肥应用中的研究进展

张华国

(省部共建青稞和牦牛种质资源与遗传改良国家重点实验室，西藏 拉萨 850000；西藏自治区农牧科学院农业资源与环境研究所，西藏 拉萨 850000)

引言

农业废弃物是农产业发展过程中无法避免的问题，随着我国农业发展规模扩大，废弃物的问题也愈发严重，并且种类相对繁多，例如农业生产、农产品加工以及农业养殖，都会产生大量废弃物。不过在微生物的广泛运用下，农业废弃物得到再生利用，其实农业废弃物本身就含有大量有机质，如丰富磷、钾、氮等，经过堆肥处理就能变为有机肥料。这样的处理方式不仅能够节约资源，同时避免造成环境污染，与传统的还田或用作燃料相比，无疑更为环保、经济。

1.降解腐熟农业废弃物的主要微生物

1.1 降解木质素的主要微生物

对于农业废弃物腐熟降解来说，主要还是依靠微生物的作用，通过近些年的研究发现，微生物菌种达到了上百，都能起到不错的降解效果。比如木质素降解就可以利用微生物进行。木质素属于比较难降解的环节，为了达到预期的腐熟效果，可以应用链霉菌、节杆菌以及小单孢菌等，都能快速、有效的降解木质素。具体使用哪种要根据分解部分进行选择，以此来达到预期的降解效果。

1.2 降解纤维与半纤维素的主要微生物

纤维素降解同样可以利用微生物，其中真菌是最为有效的方法，能够有效进行分解，比如哈茨木霉、烟曲霉以及大型真菌草菇等，都可以发挥出不错的效果。半纤维作为纤维素与木质素的结合剂，在降解方面同样具有很大难度，目前最常用的菌种包括木素木霉、亮白曲霉以及黑曲霉，在分解半纤维素的过程中，同时也会对纤维素起到降解效果。

2.农业废弃物堆肥处理技术分析

2.1 堆肥技术原理分析

在农业生产过程中废物处理，一直是比较重要的问题，近些年堆肥技术得到广泛运用，其核心原理就是通过微生物进行降解，通过人工的方式转化，把农业废弃物变为有机肥料，准确来说就是利用发酵，实现有机肥料的转换，目前已经有很多种类的堆肥工艺。对于农业废弃物的处理来说，堆肥无疑是最有效的方法，只需要添加相应的微生物，就能够把农业废弃物转化成有机肥，目前主要有好氧、厌氧两种堆肥类型，其中好氧堆肥技术比较依赖优质的通风条件，才能保证农业废弃物的降解质量，在堆肥过程中温度最高可达80~90℃，所以也具有高温堆肥的名称。厌氧堆肥技术则存在很大差异，需要经过液化、产酸、产甲烷等三个环节，并在过程中彼此间进行作用，最终完成农业废弃物降解。

2.2 影响堆肥效果的主要因素

2.2.1 供氧。在当下的农业废弃物堆肥技术中，氧气是非常重要的因素之一，必须要满足供氧条件，才能达到预期的降解效果，同时可以适当加速分解，进一步加强堆肥效率。另外在氧气充足的情况下，能够针对堆肥温度与气体排出进行控制，如果氧气浓度低于10%，分解过程就会陷入停滞，因此影响堆肥效率和品质，所以必须要确保堆肥过程中的氧气充足。

2.2.2 含水率。一般来说水是微生物生长的重要条件，在堆肥过程中必然要控制好含水率，从而满足微生物的代谢需求，如果没有按照标准控制含水率，堆肥效果自然会受到影响。在保证含水率条件的情况下，能够最大程度提高堆肥效果，经过详细的研究，能够有效确定最佳含水率应该在50%~70%之间，尽量避免超过70%，否则会造成负面影响，包括推飞温度与分解速度，微生物也会受到生长限制，并且产生较为明显的恶臭气体。含水率低于40%的条件下，整体堆肥速度受到影响，微生物缺乏水分生存困难，所以降解过程会十分缓慢。

2.2.3有机物含量。对于微生物的繁殖来说，有机物是最为关键的条件，所以要确保控制好有机物含量，大多数情况下会把有机物控制在50%~80%之间，只要不低于这个标准，就能充分保证微生物的有效繁殖。如果没有达到标准含量，降解速度自然会受到严重影响，并且有机肥料的质量也会不断降低，同时要避免有机物含量超标，否则会对供氧量造成影响，同样会降低堆肥速度。

2.3 目前主要应用的堆肥新技术

2.3.1 槽式堆肥。槽式堆肥技术已经逐渐普及，主要通过长槽形的通道，并放入准备好的堆肥原料进行发酵，另外在通道墙体可以安装轨道，通过翻推剂进行翻推工作，同时底部可以设置曝气管道。大多数情况下堆料深度应该控制在1.2~1.5m，每次发酵时间则在10~20d，二次发酵应该控制在15~30d。该技术的优点较为显著，不仅操作上面简单便捷，同时不需要大量人工，能源消耗也比较低，因此是目前比较有效的堆肥技术。缺点方面则需要投入相应的设备成本，购置搅拌机等设备，所以在使用上还需要进行考虑，并且在运行过程中会出现磨损、腐蚀，还需要定期维护。

2.3.2 立式发酵罐。目前立式发酵罐的应用比较广泛，属于竖直流向反应器，大多数情况下会从顶部放入物料，在堆肥结束后从底部出料，并且顶部会配置螺旋桨对原料进行混合。内部设置空气输送装置，确保立式发酵罐内的良好通风性，对内部废气进行处理，堆肥周期一般在7~12d，需要每天取出堆肥原料。随着近些年的不断发展，传统立式发酵罐的缺陷已经逐渐改善，尤其是占地面积的问题，以及内部零件容易腐蚀损坏等，都得到了明显的强化，不过仍然要注意含水量标准。

2.3.3 静态堆肥。静态堆肥是目前比较绿色环保的技术，主要把原料混合物放在木屑、碎稻草以及其他材料制作而成的通气层中，同时在通气层设置较多的孔洞，利用鼓风机进行供气。该技术的优点在于占地面积小，同时具有很低的成本，尤其是全新的静态堆肥技术，静态覆膜智能堆肥技术，发酵时间大约在6周到8周，并且可以通过手机等智能设备进行远程操控，整体来说运行成本比较低，发酵过程中不会产生异味，因此具有较高的环保性了。

3.微生物在农业废弃物堆肥中的应用

3.1 微生物在植物类废弃物堆肥中的应用

通过对微生物进行大量研究，可以看到对植物类废弃物堆肥，具有较为显著的作用，通过适当添加腐熟剂，能够大大降低腐熟时间，例如在蔬菜等植物秸秆中添加微生物菌剂，就可以加快堆肥速度，同时增强有机肥的质量。在水稻秸秆等植物中介入灰略红链霉菌，堆肥温度有效上升，而发酵时间自然明显缩短，由此可见微生物在植物类废弃物堆肥中应用效果明显，并且在不同的植物类废弃物中，可以使用不同的微生物，以此来达到最好的堆肥效果。

3.2 微生物在动物类废弃物堆肥中的应用

在实践研究后发现，畜禽粪便中添加适当的微生物，可以加快堆肥腐熟的速度，同时大大提高有机肥质量，并且微生物菌剂对于温度有很大影响，有效提高了降解速率。例如在牛粪堆肥中加入接种纤维素降解菌，最终结果表明微生物数量变化，相比较自然堆肥要大很多，尤其在堆肥初期，加快了堆肥发酵速度，而低温复合菌剂在牛粪中的应用，则提高了有机肥质量，并且能够加速升温，同样能够起到促进堆体腐熟的效果。

3.3 微生物在农产品加工堆肥中的应用

通过对农业垃圾中添加复合微生物菌剂，能够有效加快有机物讲解速度，大大减少了发酵时间。我国相关专家利用三段控温的方式，针对复合微生物菌群变化规律进行分析，最后的结论为影响复合微生物对肺效果的因素，就在于堆料土著微生物的浓度。通过三段控温的方式，可以快速消灭杂菌，对微生物生长与繁殖有着促进作用，从而达到提高追肥效果的目标，以此来转化为有价值的肥料。

结束语

通过微生物在农业中的实际运用，可以看到微生物对农业发展有着重要的作用，能够提高农产品质量与数量，这些年更是广泛运用在农业废弃物堆废中，相比其他化工产品效果更好，同时具有一定经济和环保性能。微生物的种类非常多，并且数量上极为庞大，同时代谢类型多，生长繁殖是速度非常快，而土壤具有微生物所需的各类因素，所以无论数量还是种类，土壤中的微生物都是最多，因此微生物与农业生产存在着重要联系。尤其在倡环境保护的理念下，微生物具有非常好的发展前景，也成为解决农业废弃物循环利用的重要途径，在追肥过程中添加微生物，促进代谢清除有害物质，最终转换为有机肥，所以我国农业发展应重点研究微生物的使用，真正解决农业生产问题。