堆肥發(fā)酵是有機肥原料處理時較常用的一種發(fā)酵方式，由于操作簡單、成本低廉、可以大批量處理有機肥原料，運用機械化輔助的情況下可以滿足各種規(guī)模有機肥廠的原料處理問題，因此，堆肥發(fā)酵也是目前國內(nèi)普及度最廣的一種有機肥發(fā)酵方式，那么有機肥堆肥發(fā)酵原理具體是什么呢？本文人元小編就和大家來聊一聊這個話題。

　　一、堆肥過程中有機質(zhì)的轉(zhuǎn)化

 

　　堆肥中的有機質(zhì)在微生物作用下進(jìn)行復(fù)雜的轉(zhuǎn)化，這種轉(zhuǎn)化可歸納為兩個過程：一個是有機質(zhì)的礦質(zhì)化過程，即把復(fù)雜的有機質(zhì)分解成為簡單的物質(zhì)，最后生成二氧化碳、水和礦質(zhì)養(yǎng)分等；

　　另一個是有機質(zhì)的腐殖化過程，即有機質(zhì)經(jīng)分解再合成，生成更復(fù)雜的特殊有機質(zhì)-腐殖質(zhì)。兩個過程是同時進(jìn)行的，但方向相反，在不同條件下，各自進(jìn)行的強度有明顯的差別。

 

　　1、有機質(zhì)的礦化作用

 

　?。?）不含氮有機物的分解 多糖化合物（淀粉、纖維素、半纖維素）首先在微生物分泌的水解酶的作用下，水解成單糖。葡萄糖在通氣良好的條件下分解迅速，酒精、醋酸、草酸等中間產(chǎn)物不易積累，最終形成CO2和H2O，同時放出大量熱能。如果通氣不良，在嫌氣微生物作用下，單糖分解緩慢，產(chǎn)生熱量少，并積累一些中間產(chǎn)物-有機酸。在極嫌氣微生物條件下，還會生成CH4、H2等還原態(tài)物質(zhì)。

 

　?。?）含氮有機物的分解 堆肥中的含氮有機物包括蛋白質(zhì)、氨基酸、生物堿、腐殖質(zhì)等。除腐殖質(zhì)外，大部分容易被分解。

　　例如蛋白質(zhì)，在微生物分泌的蛋白酶作用下，逐級降解，產(chǎn)生各種氨基酸，再經(jīng)氨化作用、硝化作用而分別形成銨鹽、硝酸鹽，可以被植物吸收利用。

　　（3）含磷有機物的轉(zhuǎn)化 堆肥中的含磷有機化合物，在多種腐生性微生物的作用下，形成磷酸，成為植物能夠吸收利用的養(yǎng)分。

 

　?。?）含硫有機物的轉(zhuǎn)化 堆肥中含硫有機物，經(jīng)微生物的作用生成硫化氫。硫化氫在嫌氣環(huán)境中易積累，對植物和微生物會發(fā)生毒害。

　　但在通氣良好的條件下，硫化氫在硫細(xì)菌的作用下氧化成硫酸，并和堆肥中的鹽基作用形成硫酸鹽，不僅消除了硫化氫的毒害，并成為植物能吸收的硫素養(yǎng)料。

　　在通氣不良的情況下，發(fā)生反硫化作用，使硫酸轉(zhuǎn)變?yōu)镠2S散失，并對植物產(chǎn)生毒害。堆肥發(fā)酵過程中，可以通過定時翻倒措施改善堆肥的通氣性，就能消除反硫化作用。

 

　?。?）脂類及芳香類有機物的轉(zhuǎn)化 單寧、樹脂等結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分解較慢，其最終產(chǎn)物也是CO2和水；木質(zhì)素是含植物性原料（如樹皮、木屑等）堆肥中特別穩(wěn)定的有機化合物，它結(jié)構(gòu)復(fù)雜，含芳香核，并以多聚形式存在于植物組織中，極難分解。在通氣良好的條件下，主要通過真菌、放線菌的作用，緩慢地進(jìn)行分解，其芳香核可變?yōu)轷突衔?，它是再合成腐殖質(zhì)的原料之一。當(dāng)然，這些物質(zhì)在一定條件下，還會繼續(xù)被分解的。

　　綜上所述，堆肥有機質(zhì)的礦質(zhì)化，可為作物和微生物提供速效養(yǎng)分，為微生物活動提供能源，并為堆肥有機質(zhì)的腐殖化準(zhǔn)備基本原料。

　　堆肥以好氣性微生物活動為主時，有機質(zhì)迅速礦化生成較多的二氧化碳、水及其它養(yǎng)分物質(zhì)，分解速度快而徹底，并放出大量熱能；以嫌氣性微生物活動為主時，有機質(zhì)的分解速度慢，且往往不徹底，釋放熱能少，其分解產(chǎn)物除植物養(yǎng)分外，尚易積累有機酸及CH4、H2S、PH3、H2等還原性物質(zhì)，當(dāng)其達(dá)到一定程度時，則對作物生長不利甚至有害。

　　因此堆肥發(fā)酵期間的翻倒也是為了轉(zhuǎn)換微生物活動類型，以消除有害物質(zhì)。

 

　　2、有機質(zhì)的腐殖化過程

 

　　關(guān)于腐殖質(zhì)的形成過程有很多種說法，概括起來大體可分為兩個階段：第一階段，有機殘體分解形成組成腐殖質(zhì)分子的原始材料，如多元酚、含氮有機物（氨基酸、肽等）等；

　　第二階段，先由微生物分泌的多酚氧化酶將多酚氧化成醌，然后醌與氨基酸或肽縮合而成腐殖質(zhì)單體。

　　由于酚、醌、氨基酸種類很多，相互縮合的方式也不盡相同，因而形成的腐殖質(zhì)單體也就多種多樣。在不同條件下，這些單體又進(jìn)一步縮合形成大小不等的分子。

　　二、堆肥過程中重金屬的的轉(zhuǎn)化

 

　　城市污泥中含有豐富的作物生長所需的各種養(yǎng)分及有機質(zhì)，是堆肥發(fā)酵最佳原材料之一。但城市污泥中往往含有重金屬，這些重金屬一般指汞、鉻、鎘、鉛、砷等。微生物特別是細(xì)菌、真菌在重金屬的生物轉(zhuǎn)化中起重要作用。雖然有些微生物可以改變重金屬在環(huán)境中的存在狀態(tài)，使化學(xué)物毒性增強而引起嚴(yán)重的環(huán)境問題或濃縮重金屬，并通過食物鏈積累。但也有些微生物可以通過直接和間接的作用去除環(huán)境中重金屬，有助于改善環(huán)境。

　　如最早受到關(guān)注的造成環(huán)境污染的重金屬-汞，微生物轉(zhuǎn)化汞包括3方面，無機汞（Hg2+）的甲基化、無機汞（Hg2+）還原成Hg0，甲基汞和其他有機汞化合物的裂解并還原成Hg0。這些能將無機汞和有機汞轉(zhuǎn)化為單質(zhì)汞的微生物稱為抗汞微生物。微生物雖然不能降解重金屬，但通過對重金屬的轉(zhuǎn)化作用，控制其轉(zhuǎn)化途徑，可以達(dá)到減輕毒性的作用.