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关于有机肥腐熟度评价指标

摘要：本文通过对有机肥腐熟度不同评价指标的介绍、分析和探讨,确定在不同条件下各个评价指标的作用、阈值选取范围、指标适用范围,以及不同评价指标之间的相互关联.通过对这些评价指标的详细介绍,为今后有机肥腐熟度的评价提供较为全面系统的评价体系,促进有机肥评价体系的优化,从而科学评价有机肥的制作过程及产品质量.

关键词：有机肥：腐熟度：评价指标

腐熟度是有机肥厂设计、运行、堆肥过程控制及堆肥产品质量评价的重要依据,因此,设计合理的有机肥腐熟度评价指标,确定合理的取值范围．探讨不同粪肥种类、粪肥和其它物料不同添加比例情况下,评价指标的选择以及取值范围的选取.

1 外观物理指标

以张聿柏,李勤奋(2009)试验为例,将香蕉茎秆和鸡粪作为主要填料进行好氧堆肥．当香蕉茎秆堆制到类似土壤的气味,颜色为黑褐色,质地较松软,不再吸引蚊蝇、跳蚤时即为腐熟.这一指标不能准确反应不同处理间的数量变化,因此只适用于实际生产使用.

2温度

在有机肥的物理评价指标中,温度比较常用,堆肥温度是微生物活动状况的标志.堆肥温度的高低决定了堆肥速度的快慢.温度是直接反映堆肥腐熟度的重要参数,温度的变化主要与堆体内微生物活动的变化和有机质的转化有关．其目的是使堆肥无害化和稳定化．温度可以作为辅助判断堆肥是否腐熟的评价指标.由于温度这一指标对微生物活动引起的变化能够灵敏反应,因此,这一指标能够直接反应堆肥的高温腐熟期.堆肥过程中堆体的温度主要经历4个阶段．分别为升温期、持续高温期、降温期和稳定期,堆温大于50qC的时间达十多天,就能达到粪便无害化卫生标准,堆肥后期(50d)温度自然降低,标志着堆肥已经腐熟.在升温期堆体的温度会由室温迅速上升到50C以上,但是这一温度会根据堆肥条件的不同有所差异,然后进入持续高温期.在持续高温期,嗜热菌活动频繁,在嗜热菌的作用下,堆肥物质会发生变化,之后,堆体的温度逐渐降低至室温,即进入降温期,最后稳定在与气温相近的阶段即稳定期.钱宏兵,于倩倩(2015)试验表明,将鸡粪、水稻秸秆作为原料和填充料,进行高温堆肥,在堆肥60天左右堆体温度稳定在与气温相近的温度阶段,堆体进入稳定期,达到腐熟.温度的变化比较灵敏,因此,可将温度作为测定堆肥腐熟度的一个很直观重要的指标.

3有机碳、全氮及C/N

据张聿柏,李勤奋(2009)报道,以香蕉茎秆和鸡粪作为主要填料进行好氧堆肥,分4个试验处理,分别添加A、B两种发酵剂,含量分别为0.3%、0.6%．经试验．4个处理有机碳含量在堆肥前14天下降的幅度最大,平均从51.86%下降到28.20%,到第42天,有机碳含量不再下降,维持到16%左右.

由于大量容易分解的营养物质被微生物强烈分解．从堆肥开始到第14天,氮素转化为NH3从堆肥中损失,堆肥中的含氮量从2.02%下降到1.39%．减少约30%：第二阶段,由于翻堆和堆肥过程中的高温影响,从第14天到第42天,氮素的损失在20%左右：堆肥42天后全氮含量基本不再变化,维持在1.1左右.

碳氮比(C/N)这一指标对高温能够灵敏响应,因此,能直接反应堆肥的高温腐熟期.在堆肥过程中．一般情况下微生物体的C／N约为16．剩余的碳素将会以CO2的形式释放到大气中去.部分研究者认为堆体的C/N在理论上应该与微生物体的C/N相同,即在16左右,因此,当堆体中的物质C／N<20时可以认为该堆体已经基本腐熟.

以钱宏兵,于倩倩(2015)的试验为例,堆体的C/N呈现缓慢下降的趋势．最后稳定在17左右,堆肥达到完全腐熟.另外,据张聿柏,李勤奋(2009)报道,C/N由堆肥开始时的25左右下降到28天时的17左右,并稳定保持,因此．C/N是被普遍认可的最基本的堆肥腐熟度指标,一般认为堆肥原料的C/N下降到20以下时堆肥达到腐熟,可以直接施用．但Morel等认为C/N小于20只是堆肥腐熟的必要条件.从这一研究结果可以看出,这一指标比较稳定,也可以作为香蕉茎秆堆肥化腐熟度指标之一,但C/N达到17时稳定.由此可见,C/N的值和堆肥物料的种类和配比有关.

根据李吉进,等(2006)将新鲜鸡粪和玉米秸秆作为主要原料混合后进行高温堆肥,研究表明．C/N由堆制前的14.95下降至堆制后的9.43．在该试验配方条件下．堆肥达到完全腐熟的C/N在10左右.

4铵态氮

目前,对堆体中铵态氮含量的测定,也能够反映堆体的腐熟度,但是,堆肥原料和堆肥条件对该参数的影响较大,堆肥初期,堆体中的铵态氮含量较高,但随着堆肥时间的推移,该含量逐渐减少并趋于稳定.钱宏兵,于倩倩(2015)的试验表明,堆体在堆肥0-3天内,铵态氮含量急剧增加．3天后逐渐下降,堆肥30天之后铵态氮含量下降很缓慢,直至堆肥结束铵态氮含量降至911mg/kg.因此,铵态氮的降低说明堆肥趋向腐熟.

5种子发芽率和种子发芽系数

由于堆肥产品最终都要作为有机肥用于农业生产中,因而种子发芽系数被认为是最有效、最能反映堆肥产品植物毒性大小的腐熟度评价指标.

未腐熟的堆肥会抑制植物生长,而腐熟的堆肥可以促进植物生长.钱宏兵,于倩倩(2015)的试验表明．均匀点播30粒饱满的小麦种子,堆肥初期的堆肥48h种子发芽率仅为23%,发酵结束时48h种子发芽率约为90%,则此时堆肥已经充分腐熟.种子发芽率与堆体温度、碳氮比、铵态氮含量呈负相关.

种子发芽系数同时考虑了发芽率和根长2个指标.计算公式为：

Zucconi等报道,水芹种子的发芽系数能有效地反映堆肥的植物毒性大小,可用于堆肥腐熟度评价．它不仅考虑了种子的发芽率,还考虑了植物毒性物质对种子生根的影响,另外,当水芹种子的发芽系数大于50%时,表示堆肥已腐熟,这是一个使用比较普遍的评价指标.意大利政府已经将该标准用作有机固体废弃物堆肥产品的腐熟标准.根据这一标准,黄国锋等(2002)设计了2个试验处理,分别为猪粪+木屑（处理1）、猪粪+木屑+树叶（处理2）．每个培养皿内均匀放人10颗水芹种子做种子发芽系数测定的试验,结果表明,处理1需要堆沤42d左右才达到腐熟,而处理2仅需35d便可达到腐熟的要求,这表明在用猪粪制作有机肥过程中加入一定量的树叶有助于缩短猪粪堆肥化处理所需的时间.

李吉进,等( 2006)用饱满的“京绿2号”油菜种子做第24h和48h种子发芽率测定试验,结果表明,有机肥堆制时间对种子发芽的抑制作用不同.在堆肥初期．24h种子发芽率仅为1%,这说明堆肥样品几乎完全抑制种子发芽,而堆肥发酵30天左右的48h种子发芽率已达到80%以上,可认为此时的堆肥已经不影响种子的发芽,在堆肥结束时48h种子发芽率已经达到90%左右,证明堆肥已经达到完全腐熟.

6 阳离子交换量(CEC)

阳离子交换量能反应有机质的降低程度,是堆肥的腐殖化程度及新形成有机质的重要指标.随着腐殖化过程的进行,阳离子交换量一般情况下会逐渐增加.Harada等通过对城市垃圾堆肥的研究提出,当CEC>60cmol/kg,可判定为堆肥已经达到腐熟.张聿柏,李勤奋(2009)试验表明,试验起始平均CEC为34.6cmol/kg,随着堆肥时间的推移,CEC含量逐渐稳定升高,但是没有达到60cmol/kg.这说明这一指标因堆肥材料不同,最终稳定的值不太相同,但变化趋势是一致的,因此,这一指标可以作为堆肥腐熟度的判定指标.但对于不同堆肥材料及配比情况下．CEC最适宜判断阈值的确定,还需要结合其它判定指标,认真仔细确定.另外,因为CEC随着堆肥进程稳定变化,没有随温度和时间变化的明显节点,因此需要根据其它指标确定其阈值.

7 阳离子交换量与有机碳之比（CEC/TOC）

张聿柏,李勤奋(2009)试验结果显示,香蕉茎秆堆肥过程CEC/TOC稳定上升,在堆肥结束时达到3.0左右.Garcia等研究城市垃圾堆肥,认为CEC/TOC在3.5 -4时堆肥即达到腐熟,可以作为腐熟度评价指标.而Saharinen研究堆肥过程CEC的变化后发现CEC/TOC值在堆肥结束后稳定于1.8.以上三个试验表明．CEC/TOC值可作为堆肥腐熟度的评价指标．但容易受到物料性质的影响,因此．也需要根据不同堆肥材料及配比,结合其它判定指标,认真确定这一指标最适宜的判断阈值.另外,因为CEC/TOC随着堆肥进程稳定变化,没有随温度和时间变化的明显节点,因此需要根据其它指标确定其阈值.

8波谱分析法

波谱分析法系列中的可见光谱法、红外光谱法、核磁共振法,提供了从物质结构的角度认识堆肥过程和堆肥腐熟度的技术手段,而红外光谱法和核磁共振法都可提供堆肥过程中腐殖质的官能团信息及腐殖质骨架信息,并对堆肥过程中有机成分的转化提供了有利的证据,由红外光谱证实了核磁共振光谱的结果.

另外,pH值、水溶性NH4-N、水溶性N03-N、水溶性有机氮、胡富比等也是评价有机肥腐熟度的重要指标．在这里不再详细论述.

综上所述.堆肥腐熟度评价指标在堆肥生产加工和堆肥产品质量评价过程中起着重要作用.通过对目前常见的堆肥腐熟度评价指标的详细论述,评估每个指标的优缺点及适用范围,期望今后能够建立更加完善优化的堆肥腐熟度评价体系,或者能开发出更加快速、准确、成本低的检测指标,更好地评估堆肥生产过程和产品质量.

参考文献（略）

评价指标论文范文结:

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