《生态工程》课程教学实验指导（共十三个实验，中国农业大学：李季胡菊）.doc_大学文库

3 第一部分好氧堆肥过程监测一、实验目的堆肥曾是广大农村长期以来利用畜禽粪便与秸杆制造有机肥的传统方法，随着社会经济飞速发展，有机废弃物的种类越来越多，生活垃圾、畜禽粪便、工业废渣、有毒的难降解物均可以通过堆肥来处理。堆肥在物质的循环和利用上已成为不可缺少的部分，它作为环境处理和资源利用的一项重要工程，具有十分重要的地位。本次堆肥实验目的在于使学生了解好氧堆肥的过程及特点，熟悉堆肥的腐熟标准，为实际从事堆肥科学奠定一定实验及观察基础。二、实验原理（一）堆肥的定义堆肥是利用秸杆、落叶、杂草、绿肥、草炭、垃圾、污泥和人畜粪尿等各类有机废弃物堆积起来，在微生物（细菌、放线菌、真菌）的作用下，将有机废弃物中的复杂的有机物质降解为细胞可利用小分子物质，释放出 CO2、H2O 和热量。堆肥是使有机物矿质化、腐质化和无害化而变成腐熟肥料的过程。简而言之，堆肥化处理是依靠自然界的微生物对有机物有控制地进行生物降解，使之转化为腐殖质的生物化学处理技术。堆肥在微生物分解有机物的过程中，不断生成大量可被植物利用的有效氮、磷、钾养分，同时又合成腐殖质，它是构成堆肥肥力的重要活性物质。根据堆肥处理过程中起作用的微生物对氧气的不同需求，将堆肥分为好氧堆肥和厌氧堆肥。好氧堆肥堆体温度高，一般在 50~60℃，故亦称为高温好氧堆肥。高温好氧堆肥反应过程如图 1.1。图 1.1 好氧堆肥的反应过程高温好氧堆肥具有耗时短，异味少的优点，可以最大限度地消灭病原菌，同时较充分地降解有机物，所以高温好氧堆肥已成为目前主要的堆肥方式。（二）堆肥的微生物学过程堆肥有机物（C,H,O,N,P,S）+ 氧气+微生物细胞物质微生物生长 SHENGZHANG 腐殖质物质（C,H,O,N,P,S）＋二氧化碳、水、氨、磷酸根离子、硫酸根离子＋能量排入环境

在高温堆肥中涉及的微生物数目巨大，种类繁多。微生物的活动主要分为三个时期：糖分解期、纤维素分解期和木质素分解期。堆制初期主要是氨化细菌、糖分解菌等无芽孢细菌为主，对粗有机质、糖分等水溶性有机物以及蛋白质类进行分解称为“糖分解期”。堆内温度升高到50℃~70℃的高温阶段，高温性纤维索分解菌占优势，除继续分解易分解的有机物质外，主要分解半纤维素、纤维素等复杂有机物，同时也开始了腐殖化过程，这一阶段称为“纤维素分解期”。当堆肥温度降至50℃以下时，高温分解菌的活动受到抑制，中温性微生物显著增加，主要分解残留下来的纤维素、半纤维素、木质素等物质，称为“木质素分解温度和有机质决定微生物的群落结构，因此根据耐受性温度来给微生物分类，可分为嗜冷微生物(0℃~25℃)，嗜温微生物(25℃~45℃)和嗜热微生物(>45℃)。从生物学角度来说，堆肥微生物主要有：细菌、放线菌、真菌（包括霉菌和酵母菌），还有病原体等。其中细南每克堆配中数目为108109、放线菌每克堆肥中数目为10的10修、直菌每克堆巴中数目为10-10，藻类每克堆肥中数目<10 从各种废弃物堆肥过程中已分离到的微生物细总数约有18种、放线菌16种、真菌37 (三)堆肥的条件堆肥过程既然是微生物作用的过程，堆肥的条件就要满足微生物的生长繁殖。堆肥的影响因素很多人们可以通过调控堆肥的影因素来控微生物生长繁殖，最终控制堆肥反应的速度和过程。堆肥的影响因素主要有以下几个方面： 1、有机质的含量对于高温堆肥技术处理城市生活垃圾、污泥、作物秸秆和畜禽粪便，关键是温度的问题温度是由微生物的活动决定的，而微生物的活动由堆肥原料的有机质决定的。堆肥原料的有机质含量低，在物质发酵的过程中产生的热量将不足以维持堆肥所需的温度，堆肥难以完成，而且产生的堆肥肥效低。过高的有机质堆肥原料将影响通风供氧，使堆肥厌氧并且产生臭气。研究表明，堆肥中合话的右机物含量约为20%80%，一般的原料均能满足。 2.C/N比微生物在分解含碳有机物时，必须同时利用一定的氯素来构成自身细胞体，合理调节堆肥原料中的碳氨比，是加速堆肥腐熟，提高腐殖化系数的有效途径。据研究，一般微生物每消耗25份有机碳，需要吸收1份氨素，微生物分解有机物较适宜的CN比为25左右。C八比高时，一方面微生物生长受到限制，有机物分解速度慢，发酵时间长：另一方面要损失大量的有机原料，腐殖质化系数大大降低。而且堆肥CN比高容易造成堆肥成品CN比高，堆肥成品施入堆配后易造成堆肥缺氮，从而影响作物生长。CN比低时，在DH值和温度过高的条件下，易造成氮挥发，导致氮营养元素损失而降低肥效。有机物被微生物分解的速度快慢随CN的变化而变化，适宜的CN比值约为430：CN比为10-25时，有机物的降解速度最大。一般认为，碳氮比调到25左右较为合适。有机固体废弃物含碳量一般为40%-55%，氮的含量变化却很大，因而CN比的变化也较大。一般禾本科植物的CN比较高，CN比为40-60左右：畜禽粪便、城市污泥CN比较低，CN比为10-30左右。因此堆肥过程要有理想的分解速度，在进行堆肥时需用CN

4 在高温堆肥中涉及的微生物数目巨大，种类繁多。微生物的活动主要分为三个时期：糖分解期、纤维素分解期和木质素分解期。堆制初期主要是氨化细菌、糖分解菌等无芽孢细菌为主，对粗有机质、糖分等水溶性有机物以及蛋白质类进行分解，称为“糖分解期”。当堆内温度升高到 50℃~70℃的高温阶段，高温性纤维素分解菌占优势，除继续分解易分解的有机物质外，主要分解半纤维素、纤维素等复杂有机物，同时也开始了腐殖化过程，这一阶段称为“纤维素分解期”。当堆肥温度降至 50℃以下时，高温分解菌的活动受到抑制，中温性微生物显著增加，主要分解残留下来的纤维素、半纤维素、木质素等物质，称为“木质素分解期”。温度和有机质决定微生物的群落结构，因此根据耐受性温度来给微生物分类，可分为：嗜冷微生物（0℃~25℃），嗜温微生物（25℃~45℃）和嗜热微生物（>45℃）。从生物学角度来说，堆肥微生物主要有：细菌、放线菌、真菌（包括霉菌和酵母菌），还有病原体等。其中细菌每克堆肥中数目为 108~109、放线菌每克堆肥中数目为 105~108、真菌每克堆肥中数目为 104~106，藻类每克堆肥中数目<104。从各种废弃物堆肥过程中已分离到的微生物细菌总数约有 18 种、放线菌 16 种、真菌 37 种。（三）堆肥的条件堆肥过程既然是微生物作用的过程，堆肥的条件就要满足微生物的生长繁殖。堆肥的影响因素很多，人们可以通过调控堆肥的影响因素来调控微生物生长繁殖，最终控制堆肥反应的速度和过程。堆肥的影响因素主要有以下几个方面： 1、有机质的含量对于高温堆肥技术处理城市生活垃圾、污泥、作物秸秆和畜禽粪便，关键是温度的问题。温度是由微生物的活动决定的，而微生物的活动由堆肥原料的有机质决定的。堆肥原料的有机质含量低，在物质发酵的过程中产生的热量将不足以维持堆肥所需的温度，堆肥难以完成，而且产生的堆肥肥效低。过高的有机质堆肥原料将影响通风供氧，使堆肥厌氧并且产生臭气。研究表明，堆肥中合适的有机物含量约为 20%~80%，一般的原料均能满足。 2、C/N 比微生物在分解含碳有机物时，必须同时利用一定的氮素来构成自身细胞体，合理调节堆肥原料中的碳氮比，是加速堆肥腐熟，提高腐殖化系数的有效途径。据研究，一般微生物每消耗 25 份有机碳，需要吸收 1 份氮素，微生物分解有机物较适宜的 C/N 比为 25 左右。C/N 比高时，一方面微生物生长受到限制，有机物分解速度慢，发酵时间长；另一方面要损失大量的有机原料，腐殖质化系数大大降低。而且堆肥 C/N 比高容易造成堆肥成品 C/N 比高，堆肥成品施入堆肥后易造成堆肥缺氮，从而影响作物生长。C/N 比低时，在 pH 值和温度过高的条件下，易造成氮挥发，导致氮营养元素损失而降低肥效。有机物被微生物分解的速度快慢随 C/N 的变化而变化，适宜的 C/N 比值约为 4~30；C/N 比为 10~25 时，有机物的降解速度最大。一般认为，碳氮比调到 25~左右较为合适。有机固体废弃物含碳量一般为 40％-55％，氮的含量变化却很大，因而 C/N 比的变化也较大。一般禾本科植物的 C/N 比较高，C/N 比为 40~60 左右；畜禽粪便、城市污泥 C/N 比较低，C/N 比为 10~30 左右。因此堆肥过程要有理想的分解速度，在进行堆肥时需用 C/N

比低的畜禽粪便、城市污泥来与秸杆混合调整合适的CN比。 3、C/P比堆肥制作是一个复杂的生物化学过程，伴随着堆肥化进程磷、钾的固定和释放，而有效磷和速效钾含量会直接影响最终堆肥品质。一般要求堆肥料的CP比在75-150为宜。 4、水分堆制过程中保持适当的含水量，是制好堆肥的首要条件。植物茎杆吸水后膨胀软化，有水分在堆肥中移动时，所带菌体也向各处移动，使堆肥分解腐熟均匀：水料给微生物的营养和繁殖创适了条件。水分太少，生物动文 ,影堆肥速度：水分太多，堵塞堆肥的空隙，影响通气，易厌氧，堆肥缓慢。堆制过程中一般以堆肥内水分含量为原料的60%~70%为宜。一般腐熟不好的堆肥多是由于在堆制过程中堆内水分不好控制所致。 5、酸碱度 pH值是影响微生物生长的重要因素之一。分解有机物的微生物大多数适合在pH6.48.1 的中性到偏碱性环境中繁殖与活动。细菌和放线菌最适合的生长条件为中性和微碱性，真菌为嗜酸性环境。研究表明堆肥讨程中日的降低会导致真南的讯速增长，其他蘭群不受影响。所以pH不是影响各种微生物种群变化的主要原因，一般认为pH12之间都可以进行堆肥，适宜的范围为pH7.8-8.5。般在堆制过程中，没有其他的特殊要求不必调H值。在一些堆制过程中，由于微生物的作用而产生有机酸，可根据原料的酸碱性，适当加入石灰等碱性物质，以调节酸碱度。为了减少氨素的损失，可以用碱性磷肥，调节酸碱度。 6、温度堆肥温度是微生物活动状况的标志，堆温的高低决定堆肥速度的快慢。温度的变化反映了堆肥过程中微生物活性的变化。方面这种变化与堆肥中可被氧化分解有机质的含量呈正相关。无论何种物料的堆肥，其温度通常在开始的3~5从环境温度迅速上升至60~70℃的高温，并在这一水平持续段时间后逐渐下降。当其趋近于环境温度时，表明有机质的分解接近完全，堆肥可被认为已达稳定。另一方面新鲜的有机固体废弃物中含有大量致病微生物，如大肠杆菌、病毒及寄生虫等，直接影响堆肥的安全性。但这些致病微生物对温度非常敏感，当堆肥的温度高于55℃，并保持4以上时，可杀死大多数病原菌。经过高温阶段后，堆肥中己经检测不出大肠杆菌的存在。堆肥经 55℃以上高温达3天即可有效杀灭绝大部分病原菌及虫卵。一般认为堆温度在50℃以上并维持5~10天，符合粪便无害化卫生标准。有研究显示，堆肥的最适宜温度在50~60℃之间，也有人认为城市固体废物堆肥的最适宜温度为65~70℃。一般来说，大部分的微生物活动的适宜温度是50-60℃，堆肥的温度 5

5 比低的畜禽粪便、城市污泥来与秸杆混合调整合适的 C/N 比。 3、C/P 比堆肥制作是一个复杂的生物化学过程，伴随着堆肥化进程磷、钾的固定和释放，而有效磷和速效钾含量会直接影响最终堆肥品质。一般要求堆肥料的 C/P 比在 75-150 为宜。 4、水分堆制过程中保持适当的含水量，是制好堆肥的首要条件。植物茎杆吸水后膨胀软化，有利于微生物分解；水分在堆肥中移动时，所带菌体也向各处移动，使堆肥分解腐熟均匀；水中溶解的各种养料给微生物的营养和繁殖创造了条件。水分太少，微生物活动受限制，影响堆肥速度；水分太多，堵塞堆肥的空隙，影响通气，易厌氧，堆肥缓慢。堆制过程中一般以堆肥内水分含量为原料的 60%~70%为宜。一般腐熟不好的堆肥多是由于在堆制过程中堆内水分不好控制所致。 5、酸碱度 pH 值是影响微生物生长的重要因素之一。分解有机物的微生物大多数适合在 pH6.4~8.1 的中性到偏碱性环境中繁殖与活动。细菌和放线菌最适合的生长条件为中性和微碱性，真菌为嗜酸性环境。研究表明堆肥过程中 pH 的降低会导致真菌的迅速增长，其他菌群不受影响。所以 pH 不是影响各种微生物种群变化的主要原因，一般认为 pH3~12 之间都可以进行堆肥，适宜的范围为 pH7.8~8.5。一般在堆制过程中，没有其他的特殊要求不必调 pH 值。在一些堆制过程中，由于微生物的作用而产生有机酸，可根据原料的酸碱性，适当加入石灰等碱性物质，以调节酸碱度。为了减少氮素的损失，可以用碱性磷肥，调节酸碱度。 6、温度堆肥温度是微生物活动状况的标志，堆温的高低决定堆肥速度的快慢。温度的变化反映了堆肥过程中微生物活性的变化。一方面这种变化与堆肥中可被氧化分解有机质的含量呈正相关。无论何种物料的堆肥，其温度通常在开始的 3～5ｄ从环境温度迅速上升至 60～70℃的高温，并在这一水平持续一段时间后逐渐下降。当其趋近于环境温度时，表明有机质的分解接近完全，堆肥可被认为已达稳定。另一方面新鲜的有机固体废弃物中含有大量致病微生物，如大肠杆菌、病毒及寄生虫等，直接影响堆肥的安全性。但这些致病微生物对温度非常敏感，当堆肥的温度高于 55℃，并保持 4ｄ以上时，可杀死大多数病原菌。经过高温阶段后，堆肥中已经检测不出大肠杆菌的存在。堆肥经过 55℃以上高温达 3 天即可有效杀灭绝大部分病原菌及虫卵。一般认为堆肥温度在 50℃以上并维持 5~10 天，符合粪便无害化卫生标准。有研究显示，堆肥的最适宜温度在 50～60℃之间，也有人认为城市固体废物堆肥的最适宜温度为 65～70℃。一般来说，大部分的微生物活动的适宜温度是 50~60℃，堆肥的温度

保持在50~60℃之间较适宜。堆肥的温度可以通过调节水分、翻堆等措施来调节 7、通气堆肥内的通气状况，直接影响到分解速度。堆肥中保持适当的空气，有利于好气性微生物的繁殖和活动，促使有机物的分解，调节堆肥堆体的温度，还可以使堆肥物料的水分散失，达到降低水分的目的，如污泥堆肥。将氧气在堆肥中的作用描述的很清楚：堆肥前期，通气提供微生物氧气以降解有机物：堆肥中期，维持微生物活动，以保持温度：堆肥前期，冷却堆体，降低水分，使堆体体积和重量减少。堆肥过程中合适的氧浓度为15%，最低为5%。氧浓度一旦高于15%，堆体易散热而冷却：氧浓度一旦低于%，容易使堆肥厌氧而产生恶臭。一般通过材料搭配、堆积的松紧程度和堆内的水分含量来调节堆肥内的空气含量。在堆肥体积比较大过者材料较难分解的情况下，应设通气沟或者通气筒。还可以采用先松后紧的方法以达到加快腐熟和保氮的效果。一般的堆肥通风供氧有三种方式：翻堆供氧，表面扩散供氧，机械通气。堆肥机械化装置的强制通风流量常取0.05-0.2m/min·m左右。 8、添加物为了促进堆肥腐熟，加快堆肥进程，提高堆肥产品质量，需要在堆肥物料中加入一些微生物、有机或无机物质作为堆肥添加剂，包括接种剂、营养调节剂、膨胀剂、调理剂等。比如可以在堆肥中加入分解较好的厩肥或加入占原始材料体积10%-20%的腐熟堆肥，能加快发酵速度。通过有效的菌系选择，从中分离出具有很大活性的微生物培养物，形成微生物接种剂，可以有效的促进堆肥腐熟，缩短堆制周期，提高堆肥质量。综上所述，堆肥过程的最适条件为(1)CN比，25：1~30：1：(2)颗粒大小：机械搅拌和强制通风时10-15mm:条垛式堆肥，自然通风时50mm:(3)水分含量：50%60%（如用秸杆侧花等作疏松剂时更高)：(4)通气流量：空气与挥发性固体比为0.61.8m3(d-kg 或将氧气的浓度维持在10%~18%：具有强制通风设各时，可以用温度反馈控制通气量：温度：55℃：(6)搅拌 :以温度来衡量翻堆的次数及时间，超过60℃时，要翻堆：在简单的堆肥系统中不搅拌或阶段性翻堆：有机械装置时短暂的剧烈搅动：(7)堆体的大小：自然通风时，高1.5m,宽2.5m,任意长度：强制通风时堆可更大。 (四)堆肥的腐熟评价指标腐熟度就是堆肥腐熟的程度，即堆肥中有机质经过矿化、腐殖化过程最后达到稳定的程度。由于堆肥原料、堆肥条件、堆肥工艺、对堆肥产品的要求的复杂性，堆肥的腐熟度也变得复杂。近年来，堆肥腐熟和稳定的评估方法研究较多，根据堆肥腐熟度参数及指标的分析手段不同，将堆肥腐熟度的研究可分为物理评价指标、化学评价指标、生物评价指标、波谱分析法四大类。 6

6 保持在 50～60℃之间较适宜。堆肥的温度可以通过调节水分、翻堆等措施来调节。 7、通气堆肥内的通气状况，直接影响到分解速度。堆肥中保持适当的空气，有利于好气性微生物的繁殖和活动，促使有机物的分解，调节堆肥堆体的温度，还可以使堆肥物料的水分散失，达到降低水分的目的，如污泥堆肥。将氧气在堆肥中的作用描述的很清楚：堆肥前期，通气提供微生物氧气以降解有机物；堆肥中期，维持微生物活动，以保持温度；堆肥前期，冷却堆体，降低水分，使堆体体积和重量减少。堆肥过程中合适的氧浓度为 15%，最低为 5%。氧浓度一旦高于 15%，堆体易散热而冷却；氧浓度一旦低于 5%，容易使堆肥厌氧而产生恶臭。一般通过材料搭配、堆积的松紧程度和堆内的水分含量来调节堆肥内的空气含量。在堆肥体积比较大过者材料较难分解的情况下，应设通气沟或者通气筒。还可以采用先松后紧的方法以达到加快腐熟和保氮的效果。一般的堆肥通风供氧有三种方式：翻堆供氧，表面扩散供氧，机械通气。堆肥机械化装置的强制通风流量常取 0．05-0．2m3 /min·m 3 左右。 8、添加物为了促进堆肥腐熟，加快堆肥进程，提高堆肥产品质量，需要在堆肥物料中加入一些微生物、有机或无机物质作为堆肥添加剂，包括接种剂、营养调节剂、膨胀剂、调理剂等。比如可以在堆肥中加入分解较好的厩肥或加入占原始材料体积 10%-20%的腐熟堆肥，能加快发酵速度。通过有效的菌系选择，从中分离出具有很大活性的微生物培养物，形成微生物接种剂，可以有效的促进堆肥腐熟，缩短堆制周期，提高堆肥质量。综上所述，堆肥过程的最适条件为（1）C/N 比，25：1~30：1；（2）颗粒大小：机械搅拌和强制通风时 10~15mm；条垛式堆肥，自然通风时 50mm；（3）水分含量：50%~60%（如用秸杆刨花等作疏松剂时更高）；（4）通气流量：空气与挥发性固体比为 0.6~1.8m3 /(d-kg)，或将氧气的浓度维持在 10%~18%；具有强制通风设备时，可以用温度反馈控制通气量；（5）温度：55℃；（6）搅拌：以温度来衡量翻堆的次数及时间，超过 60℃时，要翻堆；在简单的堆肥系统中不搅拌或阶段性翻堆；有机械装置时短暂的剧烈搅动；（7）堆体的大小：自然通风时，高 1.5m，宽 2.5m，任意长度；强制通风时堆可更大。（四）堆肥的腐熟评价指标腐熟度就是堆肥腐熟的程度，即堆肥中有机质经过矿化、腐殖化过程最后达到稳定的程度。由于堆肥原料、堆肥条件、堆肥工艺、对堆肥产品的要求的复杂性，堆肥的腐熟度也变得复杂。近年来，堆肥腐熟和稳定的评估方法研究较多，根据堆肥腐熟度参数及指标的分析手段不同，将堆肥腐熟度的研究可分为物理评价指标、化学评价指标、生物评价指标、波谱分析法四大类

1、物理评价指标物理学指标，如温度、气味和颜色随堆肥过程的变化比较直观。因此也常作为堆肥腐熟度的评价指标温度堆严讨程中的温府变化可分为四个明显阶段，升温期、高温期、降温期和稳定期。加热阶段堆体温度很快上升到55℃以上一段时间高温阶段随后是堆肥逐渐达到熟的冷却阶段。由于堆体为非均相体系，其各个区域的温度分布不均衡，限制 r温度熟度定量指标的应用，但其仍是堆肥过程最重要的常规检测指标之一。总的说来，经过高温阶段后，堆肥中的大部分有机质已被分解，堆肥已没有强烈的恶臭，几乎所有的病原微生物己被杀死，不会对周围环境和人体健康造成危害，堆肥己达稳定。因此，温度被认为是堆吧稳定度评价最荷便快捷的指标，当其趋于环境温度时，表明堆肥已达稳定一般认为堆肥温 C以上牛维持 5~10天，符合粪便无苦化卫生标准。因此，速达到温度并维持时间是比较理想的状态。颜色及气味对干雄肥隆辣度的堆肥的表观特征也能作一些判断。从颈色上来看，堆胆过程中堆料逐渐发黑，腐熟后的堆肥产品呈黑褐色或黑色。从气味上来看，通常，堆肥原料具有令人不快的气味，在运行良好的堆肥过程中，这种气味逐渐减弱并在堆肥结束后消失。成熟堆肥的颜色呈褐色或黑色，并带有湿润的泥土气味。腐熟堆肥的表观特征为：堆肥后期温度自然降低：不再吸引蚊蝇：不会有令人讨厌的臭味：由于真茵的生长堆肥出现白色或灰白色：堆肥产品呈现疏松的团粒结构。总的来说，物理学指标届然简便、直观，但是难以定量表征堆即讨程中堆料成分的变化也就不易定量说明堆肥腐熟程度，缺乏可信度和可操作性。 2、化学评价指标化学指标即时程中堆料的化学成分或性历的变化以评价堆肥腐熟度。这是一种比较常用的简单易行的方法 pH 许多研究者提出，pH值可以作为评价准肥腐熟程度的一个指标：堆肥原料或发酵初期， pH值为弱酸到中性，一般为6.5-7.5，腐熟的堆肥一般呈弱碱性，pH值在8-9左右，但p叫值受堆肥原料的影响，只能作为堆肥腐熟的一个必要条件，而不是充分条件。 CN比的变化碳源是微生物利用的能源，氨源是微生物的营养物质。在堆肥中有机质经过矿化、腐殖化过程中，碳转化成二氧化碳和腐殖质物质，而氮则以氨气的形式散失，或变为硝酸盐和亚硝酸盐、或是被生物体同化吸收。因此，碳和氨的变化是堆肥的基本特征之固相CN:固相CN是最常用于评价腐熟的参数。最终堆肥产品CN值在理论上趋于微生物菌体的CN比，提出CN比由30：1降为1520：1时，可以认为堆肥腐熟，达到稳定的程度。但许多堆肥原料的CN值较低，如污泥、城市垃圾、农用废弃物等，此时CN 就不适于作腐熟度参数，因此固相CN比为16左右难以作为广义的腐熟度指标来使用。因

7 1、物理评价指标物理学指标，如温度、气味和颜色随堆肥过程的变化比较直观。因此也常作为堆肥腐熟度的评价指标。温度堆肥过程中的温度变化可分为四个明显阶段，升温期、高温期、降温期和稳定期。加热阶段堆体温度很快上升到 55℃以上，接着维持一段时间高温阶段，随后是堆肥逐渐达到腐熟的冷却阶段。由于堆体为非均相体系，其各个区域的温度分布不均衡，限制了温度作为腐熟度定量指标的应用，但其仍是堆肥过程最重要的常规检测指标之一。总的说来，经过高温阶段后，堆肥中的大部分有机质已被分解，堆肥已没有强烈的恶臭，几乎所有的病原微生物已被杀死，不会对周围环境和人体健康造成危害，堆肥已达稳定。因此，温度被认为是堆肥稳定度评价最简便快捷的指标，当其趋于环境温度时，表明堆肥已达稳定。一般认为堆肥温度在 50℃以上并维持 5~10 天，符合粪便无害化卫生标准。因此，快速达到温度并维持一定时间是比较理想的状态。颜色及气味对于堆肥腐熟度的堆肥的表观特征也能作一些判断。从颜色上来看，堆肥过程中堆料逐渐发黑，腐熟后的堆肥产品呈黑褐色或黑色。从气味上来看，通常，堆肥原料具有令人不快的气味，在运行良好的堆肥过程中，这种气味逐渐减弱并在堆肥结束后消失。成熟堆肥的颜色呈褐色或黑色，并带有湿润的泥土气味。腐熟堆肥的表观特征为：堆肥后期温度自然降低；不再吸引蚊蝇；不会有令人讨厌的臭味；由于真菌的生长堆肥出现白色或灰白色；堆肥产品呈现疏松的团粒结构。总的来说，物理学指标虽然简便、直观，但是难以定量表征堆肥过程中堆料成分的变化，也就不易定量说明堆肥腐熟程度，缺乏可信度和可操作性。 2、化学评价指标化学指标即过程中堆料的化学成分或性质的变化以评价堆肥腐熟度。这是一种比较常用的简单易行的方法。 pH 值许多研究者提出，pH 值可以作为评价准肥腐熟程度的一个指标：堆肥原料或发酵初期， pH 值为弱酸到中性，一般为 6.5-7.5，腐熟的堆肥一般呈弱碱性，pH 值在 8-9 左右，但 pH 值受堆肥原料的影响，只能作为堆肥腐熟的一个必要条件，而不是充分条件。 C/N 比的变化碳源是微生物利用的能源，氮源是微生物的营养物质。在堆肥中有机质经过矿化、腐殖化过程中，碳转化成二氧化碳和腐殖质物质，而氮则以氨气的形式散失，或变为硝酸盐和亚硝酸盐、或是被生物体同化吸收。因此，碳和氮的变化是堆肥的基本特征之一。固相 C/N：固相 C/N 是最常用于评价腐熟度的参数。最终堆肥产品 C/N 值在理论上趋于微生物菌体的 C/N 比，提出 C/N 比由 30：1 降为 15~20：1 时，可以认为堆肥腐熟，达到稳定的程度。但许多堆肥原料的 C/N 值较低，如污泥、城市垃圾、农用废弃物等，此时 C/N 就不适于作腐熟度参数，因此固相 C/N 比为 16 左右难以作为广义的腐熟度指标来使用。因

此采用T=(终点C/N)(初始C/N来评价堆肥的腐熟度，并提出当T值在0.5~O.7之间时堆肥达到腐熟。T值适用于不同物料堆肥的腐熟度评价 3、生物学评价指标经验证明，仅用化学分析方法评价堆肥腐熟度仍缺乏科学依据，须结合生物分析的方法才可靠。推料中微生物的活性变化及堆肥对植物生长的影响常用以评价堆肥腐熟度，这些指标主要有生物活性及种子发芽率等种子发芽率未腐熟的堆肥含有植物毒性物质，对植物的生长产生抑制作用，因此可用堆肥和堆肥混合物中桔物的生长状况来评价堆肥腐熟度。考虑到堆肥腐熟度的实用意义，描物生长试哈应是评价堆肥肉度的最终和最具说服力的方法。许多植物种子在堆肥原料和未腐熟堆肥取液中生长受到抑制，而在腐熟的堆肥中生长得到促进。用堆肥5 个月之久的堆肥浸提液稀 10倍后，水革种子的发芽率也只有60%。因此不能单以发芽率作为评价堆肥腐熟度，以种子发芽和根长度计算发芽指数G1。 GI(%= 堆肥浸提液的种子发芽率×种子根长×10 蒸馏水的种子发芽率×种子根长从理论上说，GI50%就以认为基本无毒性，当GI达到80%~85%时，这种堆肥就可以认为对植物没有毒性。但不同植物对植物毒性的承受能力和适应性有差异，除草剂等残余或高盐度或某些特殊物质在初始阶段分解没有正常进行，种子发芽实验可能是不可靠的，具有工作量大和测定时间长等不利因素。安全性评价污泥、城市垃圾和畜食黄便中含有大量致病细菌、霉菌、及寄生虫和草种等，直接影响堆肥的安全性。但这些致病微生物对温度非常敏感，当堆肥温度高于55℃，并保持3天以上时，可杀死绝大多数致。沙门氏菌、肠道链球菌等常用作监测堆肥安全性的指标。不同国家和地区的卫生标准略有差异堆肥经二高温达3天即可有效杀灭部分病周菌及虫卵。一般认为堆肥温度在50℃以上并维持5~10天，符合粪便无害化卫生标准。三、实验方法与材料堆肥的原料就其性质来说可以分为三大类：)基本材料：作物秸杆、落叶、杂草等，含纤维素、半纤维素木质素、果胶等较多 (2)促进分解的物质如人畜粪尿、污泥学氨肥等 :(③)吸收性强的物质：如泥炭、肥土、过磷酸钙或磷矿粉等磷肥、石灰或者草木灰等吸收性强义有一定营养成分的物质，以保持和提高堆肥的肥效。堆肥物料为鸡粪、锯末，基本性质见表1山。鸡粪取自于中国农业大学动物科技学院养鸡场：锯末来自海淀区黑龙潭木器厂，锯末均来源于木材原料（非木材加工产品，不含甲醛）。表11堆肥物料的性质物料名称 TOC ( 全氮(%) C/N 含水率(%) 鸡类 28.15 2.05 13.73 46.5

8 此采用Ｔ=(终点Ｃ/Ｎ)/(初始Ｃ/Ｎ)来评价堆肥的腐熟度，并提出当Ｔ值在 0.5～0.7 之间时堆肥达到腐熟。Ｔ值适用于不同物料堆肥的腐熟度评价。 3、生物学评价指标经验证明，仅用化学分析方法评价堆肥腐熟度仍缺乏科学依据，须结合生物分析的方法才可靠。堆料中微生物的活性变化及堆肥对植物生长的影响常用以评价堆肥腐熟度，这些指标主要有生物活性及种子发芽率等。种子发芽率未腐熟的堆肥含有植物毒性物质，对植物的生长产生抑制作用，因此可用堆肥和堆肥混合物中植物的生长状况来评价堆肥腐熟度。考虑到堆肥腐熟度的实用意义，植物生长试验应是评价堆肥腐熟度的最终和最具说服力的方法。许多植物种子在堆肥原料和未腐熟堆肥萃取液中生长受到抑制，而在腐熟的堆肥中生长得到促进。用堆肥 5 个月之久的堆肥浸提液稀释 10 倍后，水堇种子的发芽率也只有 60%。因此不能单以发芽率作为评价堆肥腐熟度，以种子发芽和根长度计算发芽指数 GI。从理论上说，GI<100%，就判断是有植物毒性。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。该方法被意大利政府用作评价有机废物和粪便堆肥腐熟度的标准。用发芽率指数来检测堆肥对植物有无毒性，如果 GI＞50%就可以认为基本无毒性，当 GI 达到 80%～85%时，这种堆肥就可以认为对植物没有毒性。但不同植物对植物毒性的承受能力和适应性有差异，除草剂等残余或高盐度或某些特殊物质在初始阶段分解没有正常进行，种子发芽实验可能是不可靠的，具有工作量大和测定时间长等不利因素。安全性评价污泥、城市垃圾和畜禽粪便中含有大量致病细菌、霉菌、及寄生虫和草种等，直接影响堆肥的安全性。但这些致病微生物对温度非常敏感，当堆肥温度高于 55℃，并保持 3 天以上时，可杀死绝大多数致。沙门氏菌、肠道链球菌等常用作监测堆肥安全性的指标。不同国家和地区的卫生标准略有差异。堆肥经过 55℃以上高温达 3 天即可有效杀灭绝大部分病原菌及虫卵。一般认为堆肥温度在 50℃以上并维持 5~10 天，符合粪便无害化卫生标准。三、实验方法与材料堆肥的原料就其性质来说可以分为三大类：(1)基本材料：作物秸杆、落叶、杂草等，含纤维素、半纤维素、木质素、果胶等较多。 (2)促进分解的物质：如人畜粪尿、污泥、化学氮肥等。(3)吸收性强的物质：如泥炭、肥土、过磷酸钙或磷矿粉等磷肥、石灰或者草木灰等吸收性强又有一定营养成分的物质，以保持和提高堆肥的肥效。堆肥物料为鸡粪、锯末，基本性质见表 1.1。鸡粪取自于中国农业大学动物科技学院养鸡场；锯末来自海淀区黑龙潭木器厂，锯末均来源于木材原料（非木材加工产品，不含甲醛）。表 1.1 堆肥物料的性质物料名称 TOC（%）全氮（%） C/N 含水率（%）鸡粪 28.15 2．05 13.73 46．5 (%) 100   = 蒸馏水的种子发芽率种子根长堆肥浸提液的种子发芽率种子根长 GI