La producción de cualquier fertilizante orgánico calificado de alta calidad debe pasar por el proceso de compostaje. El compostaje es un proceso en el que la materia orgánica se degrada y estabiliza continuamente bajo la acción de microorganismos en ciertas condiciones, y se produce un producto adecuado para el uso de la tierra.
El compostaje, un método antiguo y simple para el tratamiento de desechos orgánicos y la fabricación de fertilizantes, con la profundización de la investigación y la mejora de los métodos, su aplicación es muy valorada por varios países porque tiene una gran importancia ecológica y también se utiliza para la producción agrícola. Ven a beneficiarte. Hay muchos informes de que el uso de compost para preparar semilleros puede inhibir las enfermedades transmitidas por el suelo. Y las bacterias antagónicas que vienen después de la etapa de alta temperatura del proceso de compostaje pueden hacer que la cantidad de bacterias alcance un nivel alto; bajo la acción de los microorganismos, la materia orgánica en el proceso de compostaje no puede ser fácilmente descompuesta, estabilizada y fácilmente absorbida por el cultivo; Reducir la toxicidad de los metales pesados dentro de un cierto rango. Se puede observar que el compostaje es un método simple y efectivo para la fabricación de fertilizantes bio-orgánicos, que es beneficioso para el desarrollo de la agricultura ecológica.
La mayoría de los productos de fertilizantes orgánicos solo se fermentan durante 15 a 20 días, y dichos productos solo pueden cumplir con los estándares de inocuidad. El proceso de compostaje de fertilizantes orgánicos de alta calidad generalmente toma de 45 a 60 días. Esto se debe a que en la etapa temprana del compostaje y en la etapa de alta temperatura, los microorganismos dañinos, como las bacterias patógenas, los huevos y las semillas de malezas, son eliminados, pero el papel principal de los microorganismos en este proceso es el metabolismo y la reproducción, pero solo una pequeña cantidad es producido Los metabolitos, y estos metabolitos también son inestables y no son absorbidos fácilmente por las plantas. Durante el último período de enfriamiento, los microorganismos sufrirán la humificación de la materia orgánica y, en el proceso, se producirá una gran cantidad de metabolitos beneficiosos para el crecimiento y la absorción de las plantas. Este proceso lleva de 45 a 60 días. El compostaje a través de este proceso puede lograr tres propósitos, uno es inofensivo; el segundo es la humificación; el tercero es la producción de una gran cantidad de metabolitos microbianos, como diversos antibióticos y sustancias proteínicas.
¿Por qué el compost produce tal efecto? Tenemos una introducción más detallada al principio de compostaje como se muestra a continuación.
A: Principio de la fermentación del abono orgánico.
1.Transformación de la materia orgánica durante el compostaje.
La materia orgánica en el compost sufre una transformación compleja bajo la acción de microorganismos. Esta transformación se puede resumir en dos procesos: uno es el proceso de mineralización de la materia orgánica, es decir, la descomposición de la materia orgánica compleja en sustancias simples, y finalmente la formación de dióxido de carbono, agua y nutrientes minerales. El otro es el proceso de humificación de la materia orgánica, es decir, la materia orgánica se descompone y se sintetiza para formar un humus de materia orgánica especial más complejo. Los dos procesos se llevan a cabo simultáneamente, pero en direcciones opuestas, en diferentes condiciones, la intensidad de cada uno es significativamente diferente.
2.Mineralización de materia orgánica.
(1) Descomposición de materia orgánica libre de nitrógeno El compuesto polisacárido (almidón, celulosa, hemicelulosa) se hidroliza primero en un monosacárido por la acción de una hidrolasa secretada por el microorganismo. La glucosa se descompone rápidamente en condiciones de buena ventilación, y los productos intermedios como el alcohol, el ácido acético y el ácido oxálico no se acumulan fácilmente, formando eventualmente CO2 y H2O, y liberando una gran cantidad de calor. Si la ventilación es deficiente, bajo la acción de microorganismos anaeróbicos, el monosacárido se descompone lentamente, genera menos calor y acumula algún producto intermedio, ácido orgánico. Bajo condiciones microbianas extremadamente tóxicas, también se forman sustancias reducidas como CH4 y H2.
(2) Descomposición de compuestos orgánicos que contienen nitrógeno Las sustancias orgánicas que contienen nitrógeno en el compost incluyen proteínas, aminoácidos, alcaloides, humus y similares. La mayoría de ellos son fácilmente descompuestos a excepción del humus. Por ejemplo, la proteína, bajo la acción de proteasas secretadas por microorganismos, se degrada paso a paso para producir diversos aminoácidos, y luego las sales de amonio y los nitratos se forman por amoniación y nitrificación, respectivamente, que pueden ser absorbidas y utilizadas por las plantas.
(3) Conversión de compuestos orgánicos que contienen fósforo Los compuestos orgánicos que contienen fósforo en compost forman ácido fosfórico bajo la acción de diversos microorganismos saprofitos, y se convierten en nutrientes que las plantas pueden absorber y utilizar.
(4) Conversión de materia orgánica que contiene azufre La materia orgánica que contiene azufre en el compost forma sulfuro de hidrógeno por la acción de microorganismos. El sulfuro de hidrógeno se acumula fácilmente en un ambiente anaeróbico y es tóxico para las plantas y los microorganismos. Sin embargo, bajo una condición bien ventilada, el sulfuro de hidrógeno se oxida a ácido sulfúrico bajo la acción de bacterias sulfurosas, y forma un sulfato con la base de sal en el compost, que no solo elimina el veneno del sulfuro de hidrógeno, sino que también se convierte en un azufre. Nutriente que la planta puede absorber. En el caso de una ventilación deficiente, se produce una anti-vulcanización, que convierte el ácido sulfúrico en pérdida de H2S y envenena las plantas. Durante el proceso de fermentación de compostaje, el efecto anti-vulcanización puede eliminarse al mejorar la aireación del compost mediante medidas de volcado cronometrado.
(5) Conversión de lípidos y compuestos orgánicos aromáticos. La estructura de los taninos y resinas es compleja y la descomposición es lenta. Los productos finales también son CO2 y agua. La lignina es un compuesto orgánico particularmente estable en el compost vegetal (como la corteza, las astillas de madera, etc.). Un compuesto, que es estructuralmente complejo, contiene un núcleo aromático y existe en el tejido vegetal en una forma multimérica, que es extremadamente difícil de descomponer. Bajo la condición de una buena ventilación, se descompone lentamente, principalmente por la acción de hongos y actinomicetos, y su núcleo aromático puede transformarse en un compuesto indol, que es una de las materias primas para la resíntesis del humus. Por supuesto, estas sustancias continuarán descomponiéndose bajo ciertas condiciones.
En resumen, la mineralización de la materia orgánica del compost puede proporcionar nutrientes de acción rápida para los cultivos y microorganismos, proporcionar energía para actividades microbianas y preparar materias primas básicas para la humificación de la materia orgánica del compost. Cuando el compostaje está dominado por actividades microbianas aeróbicas, la materia orgánica se mineraliza rápidamente para producir más dióxido de carbono, agua y otros nutrientes, que se descomponen rápida y completamente, y liberan una gran cantidad de calor; Cuando la actividad microbiana anaeróbica es dominante, la descomposición de la materia orgánica La velocidad es lenta y, a menudo, incompleta, liberando menos calor. Además de los nutrientes de las plantas, los productos de descomposición son fáciles de acumular ácidos orgánicos y sustancias reductoras como CH4, H2S, PH3, H2, etc. Cuando alcanzan un cierto nivel, son desfavorables para el crecimiento de los cultivos. Incluso perjudicial. Por lo tanto, la propina durante la fermentación de compostaje también es convertir el tipo de actividad microbiana para eliminar sustancias nocivas.
B: proceso de humificación de la materia orgánica.
Hay muchos tipos de argumentos sobre el proceso de formación del humus, que pueden dividirse aproximadamente en dos etapas: en la primera etapa, los residuos orgánicos se descomponen para formar materias primas que constituyen moléculas húmicas, como polifenoles, sustancias orgánicas que contienen nitrógeno ( aminoácidos, péptidos, etc.). En la segunda etapa, los polifenoles secretados por los microorganismos oxidan los polifenoles a hidracina, y luego la hidracina se condensa con los aminoácidos o péptidos para formar monómeros húmicos. Como hay muchos tipos de fenoles, hidrazinas y aminoácidos, las formas de condensarse entre sí son diferentes, y los monómeros húmicos formados son diferentes. Bajo diferentes condiciones, estos monómeros se condensan aún más para formar moléculas de diferentes tamaños.
El compostaje es en realidad una forma de estabilización de desechos, pero requiere una humedad especial, condiciones de aireación y microorganismos para producir la temperatura adecuada. Esta temperatura generalmente se considera superior a 45 ° C. Mantener esta temperatura alta puede inactivar patógenos y matar semillas de malezas. La materia orgánica que queda después de un compostaje razonable tiene una baja tasa de descomposición, es relativamente estable y es fácilmente absorbida por las plantas. El olor después del compostaje puede reducirse considerablemente.
Hay muchos tipos diferentes de microbios involucrados en el proceso de compostaje. Debido a los cambios en las materias primas y en las condiciones, el número de microorganismos está cambiando constantemente, por lo que no prevalecen los microorganismos en el proceso de compostaje. Cada entorno tiene su propia flora microbiana específica, y la diversidad de microorganismos permite que el compost evite el colapso del sistema en caso de cambios en las condiciones externas.
El proceso de compostaje se lleva a cabo principalmente por la acción de microorganismos, que son el cuerpo principal de la fermentación de compostaje. Hay dos fuentes de microbios involucrados en el compostaje: una es la gran cantidad de microorganismos en los desechos orgánicos; El otro es el inoculante microbiano añadido artificialmente. Estas cepas tienen una fuerte capacidad de descomposición de ciertos desechos orgánicos en ciertas condiciones, y tienen las características de una fuerte actividad, una reproducción rápida y una rápida descomposición de la materia orgánica, que pueden acelerar el progreso de la reacción de compostaje y acortar el tiempo de la reacción de compostaje.
El compostaje generalmente se divide en compostaje aeróbico y compostaje anaeróbico. El compostaje aeróbico es el proceso de descomposición de los materiales orgánicos en condiciones aeróbicas. Sus metabolitos son principalmente dióxido de carbono, agua y calor. El compostaje anaeróbico es el proceso de descomposición de los materiales orgánicos en condiciones anaeróbicas. El metabolito final de la descomposición anaeróbica es el metano. , dióxido de carbono y muchos productos intermedios de bajo peso molecular como los ácidos orgánicos.
Las principales especies microbianas involucradas en el proceso de compostaje son bacterias, hongos y actinomicetos. Estos tres microorganismos tienen bacterias de temperatura media y bacterias de temperatura alta.
Durante el proceso de compostaje, la población microbiana cambia con la temperatura de la siguiente manera: la microflora de temperatura baja y media cambió principalmente a la microflora de temperatura media alta, y la comunidad microbiana de temperatura media alta se convirtió principalmente en la microflora de temperatura media baja. A medida que el tiempo de compostaje se prolongó, las bacterias disminuyeron gradualmente, los actinomicetos aumentaron gradualmente y los mohos y levaduras disminuyeron significativamente al final del compostaje.
El proceso de fermentación del compost orgánico se puede dividir en las siguientes cuatro etapas.
(1) Etapa de la fiebre En la etapa inicial del compostaje, los microorganismos en el compost son principalmente de temperatura media y aeróbicos, y los más comunes son las bacterias sin esporas, las bacterias de las esporas y el moho. Comienzan el proceso de fermentación del compostaje y, en condiciones aeróbicas, se descomponen y descomponen fácilmente sustancias orgánicas (como azúcares simples, almidones, proteínas, etc.), generan mucho calor y aumentan continuamente la temperatura del compost, a partir de 20 ° C a 40 ° C. Es una fase de fiebre, o una fase de temperatura media.
(2) Etapa de alta temperatura Con el aumento de la temperatura, los microbios calientes reemplazan gradualmente a las especies de temperatura moderada y desempeñan un papel principal. La temperatura continúa aumentando, generalmente alcanzando los 50 ° C en unos pocos días y entrando en la etapa de alta temperatura. En la etapa de alta temperatura, los actinomicetos calientes y los hongos calientes se convierten en las principales especies. Descomponen enérgicamente sustancias orgánicas complejas (como celulosa, hemicelulosa, pectina, etc.) en el compost, acumulan calor y la temperatura del compost aumenta a 60-70 ° C, incluso hasta 80 ° C. calor Los microorganismos también mueren o descansan (20 días o más), lo que juega un papel importante en la aceleración del compostaje del compost. El compostaje es inadecuado, solo un período corto de temperatura alta, o ninguna temperatura alta, por lo que la madurez es muy lenta y no alcanza el estado semi frito en medio año o más.
(3) Etapa de enfriamiento Cuando la etapa de alta temperatura dura un cierto período de tiempo, la mayoría de las sustancias de celulosa, hemicelulosa y pectina se han descompuesto, dejando componentes complejos (como la lignina) que son difíciles de descomponer y humus recién formado, y la actividad de los microorganismos se debilita. La temperatura disminuye gradualmente. Cuando la temperatura desciende por debajo de 40 ° C, los microorganismos de temperatura moderada se convierten en la especie dominante.
Si la etapa de enfriamiento llega temprano, indica que las condiciones de acumulación no son ideales y que la descomposición de la materia vegetal no es suficiente. En este momento, la pila se puede voltear, y los materiales apilados se mezclan bien para causar una segunda generación de calor y un aumento de la temperatura para promover el compostaje del compost.
(4) Etapa de descomposición y compostaje Después del compostaje, el volumen se reduce y la temperatura de la pila se reduce a un poco más que la temperatura. En este momento, el compost debe compactarse, lo que resulta en un estado anaeróbico, lo que debilita la mineralización de la materia orgánica para facilitar la conservación de los fertilizantes.
En resumen, el proceso de fermentación del compost orgánico es en realidad el proceso del metabolismo y la reproducción de diversos microorganismos. El proceso metabólico de los microorganismos es el proceso de descomposición de la materia orgánica. La descomposición de la materia orgánica inevitablemente produce energía que promueve el proceso de compostaje, aumenta la temperatura y también seca la matriz húmeda.
Muchas matrices de compost contienen patógenos humanos, animales y vegetales, así como organismos objetables, como las semillas de malezas. Durante el proceso de compostaje, el crecimiento de estos organismos puede controlarse de manera efectiva mediante un calentamiento sostenido durante un corto período de tiempo. Por lo tanto, una de las principales ventajas del compostaje a alta temperatura es la capacidad de inactivar patógenos y semillas humanos y animales y vegetales.
Los patógenos y la inactivación de las semillas se deben a su muerte celular, y la muerte celular se basa en gran medida en la inactivación térmica de la enzima. A una temperatura adecuada, la inactivación de la enzima es reversible, pero es irreversible a altas temperaturas. La porción activa de la enzima disminuirá rápidamente en un pequeño rango de temperatura. Si no hay una enzima, la célula pierde su función y luego muere. Sólo unas pocas enzimas pueden soportar altas temperaturas durante largos períodos de tiempo. Por lo tanto, los microorganismos son muy sensibles a la inactivación por calor.
Los estudios han demostrado que el calentamiento a una cierta temperatura durante un período de tiempo puede destruir patógenos u organismos molestos. Por lo general, se calienta a una temperatura de 60-70 ° C (calor húmedo) durante 5-10 min. Puede destruir la actividad de cuerpos no latentes de bacterias no esporas y de esporas. Los agentes patógenos en el lodo pueden eliminarse calentando y esterilizando a 70 ° C durante 30 min. Sin embargo, a temperaturas más bajas (50-60 ° C), algunos patógenos pueden inactivarse hasta por 60 días. Por lo tanto, es necesario mantener una temperatura superior a 60 ° C durante un período de tiempo durante el proceso de compostaje.
Durante el proceso de compostaje, debe volverse si es necesario. Generalmente, cuando la temperatura de la pila está por encima del pico y la temperatura baja, la pila puede volver a mezclar los materiales con diferentes temperaturas de descomposición de la capa exterior. Si la humedad es insuficiente, se puede agregar un poco de agua para promover el compostaje de manera uniforme.
La muerte, el reemplazo y la transformación de formas materiales de diversos organismos y microorganismos en el proceso de compostaje se llevan a cabo simultáneamente. La introducción al bloque antes mencionada introduce el principio de la fermentación de compostaje desde diferentes ángulos, ya sea desde la termodinámica, la biología o la transformación de materiales. En ángulo, estas reacciones no se completan en un corto período de tiempo de unos pocos días o diez días, por lo que el compostaje aún debe someterse a 45-60, incluso si varias condiciones como la temperatura, la humedad, la humedad y los microorganismos están bien controlados.
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