Принцип бродіння органічного компосту

1. Огляд

Будь-яке кваліфіковане високоякісне виробництво органічного компосту повинно пройти через процес компостної ферментації.Компостування — це процес, у якому органічна речовина розкладається та стабілізується мікроорганізмами за певних умов для отримання продукту, придатного для землекористування.

Компостування, давній і простий метод обробки органічних відходів і виготовлення добрив, привернуло велику увагу в багатьох країнах через його екологічне значення, а також приносить користь сільськогосподарському виробництву.Повідомлялося, що хвороби, що передаються через грунт, можна контролювати, використовуючи розклався компост як посівне ложе.Після високотемпературної стадії процесу компостування кількість бактерій-антагоністів може досягати дуже високого рівня, вони нелегко розкладаються, стабільні та легко поглинаються культурами.Між тим, дія мікроорганізмів може знизити токсичність важких металів у певному діапазоні.Можна побачити, що компостування є простим і ефективним способом виробництва біоорганічного добрива, який є корисним для розвитку екологічного сільського господарства. 

Чому компост працює таким чином?Нижче наведено більш детальний опис принципів компостування:

 2. Принцип бродіння органічного компосту

2.1 Перетворення органічної речовини під час компостування

Перетворення органічної речовини в компості під дією мікроорганізмів можна звести до двох процесів: один - мінералізація органічної речовини, тобто розкладання складної органічної речовини на прості речовини, інший - процес гуміфікації органічної речовини, тобто розкладання і синтез органічної речовини з отриманням більш складної спеціальної органічної речовини-гумусу.Ці два процеси відбуваються одночасно, але в протилежному напрямку.За різних умов інтенсивність кожного процесу різна.

2.1.1 Мінералізація органічної речовини

• Розкладання безазотистих органічних речовин

Полісахаридні сполуки (крохмаль, целюлоза, геміцелюлоза) спочатку гідролізуються до моносахаридів гідролітичними ферментами, що виділяються мікроорганізмами.Проміжні продукти, такі як спирт, оцтова кислота та щавлева кислота, нелегко накопичувалися, зрештою утворювали CO₂ та H₂O та виділяли багато теплової енергії.Якщо вентиляція погана, то під дією мікроба моносахарид буде повільно розкладатися, виділяти менше тепла і накопичувати деякі проміжні продукти - органічні кислоти.В умовах мікроорганізмів, що відштовхують гази, можуть утворюватися відновники, такі як CH₄ і H₂.

• Розкладання з азотовмісних органічних речовин

До складу азотовмісної органіки компосту входять протеїн, амінокислоти, алкалоїди, гумус тощо.За винятком гумусу, більшість легко розкладається.Наприклад, білок під дією протеази, що виділяється мікроорганізмом, розкладається крок за кроком, виробляє різні амінокислоти, а потім утворює сіль амонію та нітрат відповідно через аміак та нітрування, які можуть поглинатися та використовуватися рослинами.

• Трансформація фосфоровмісних органічних сполук у компості

Під дією різноманітних сапрофітних мікроорганізмів утворює фосфорну кислоту, яка стає поживною речовиною, яку рослини можуть засвоювати та використовувати.

• Перетворення сірковмісних органічних речовин

Сірковмісна органічна речовина в компості через роль мікроорганізмів у виробництві сірководню.Сірководень легко накопичується в середовищі неприємного газу, і він може бути токсичним для рослин і мікроорганізмів.Але в добре провітрюваних умовах сірководень окислюється до сірчаної кислоти під дією сірчаних бактерій і реагує з основою компосту з утворенням сульфату, який не тільки усуває токсичність сірководню, але стає сірчаними поживними речовинами, які рослини можуть поглинати.За умови поганої вентиляції відбулося сульфатування, яке спричинило втрату H₂S і отруєння рослини.У процесі бродіння компосту аерацію компосту можна покращити, регулярно перевертаючи компост, таким чином можна усунути антисульфурацію.

• Перетворення ліпідів і ароматичних органічних сполук

Такий, як танін і смола, складний і повільно розкладається, а кінцевими продуктами також є CO₂ і вода. Лігнін — стабільна органічна сполука, що містить рослинні матеріали (наприклад, кору, тирсу тощо) у компостуванні.Його дуже важко розкласти через складну структуру та ароматичне ядро.За умови хорошої вентиляції ароматичне ядро ​​може перетворюватися на хіноїдні сполуки під дією грибів і актиноміцетів, що є одним із видів сировини для ресинтезу гумусу.Звичайно, ці речовини будуть продовжувати розщеплюватися за певних умов.

Таким чином, мінералізація компостованої органічної речовини може забезпечити швидкодіючі поживні речовини для сільськогосподарських культур і мікроорганізмів, забезпечити енергію для мікробної діяльності та підготувати основні матеріали для гуміфікації компостованої органічної речовини.Коли в компостуванні переважають аеробні мікроорганізми, органічна речовина швидко мінералізується, утворюючи більше вуглекислого газу, води та інших поживних речовин, швидко й ретельно розкладається та виділяє багато теплової енергії. Розкладання органічної речовини відбувається повільно і часто неповно, вивільняючи менше теплова енергія, а продукти розкладання є окрім поживних речовин для рослин, легко накопичують органічні кислоти та відновні речовини, такі як CH₄, H₂S, PH₃, H₂ тощо.Тому перекидання компосту під час бродіння також має на меті змінити тип мікробної активності для усунення шкідливих речовин.

2.1.2 Гуміфікація органічної речовини

Існує багато теорій про утворення гумусу, які можна умовно розділити на дві стадії: перша стадія, коли органічні залишки розпадаються з утворенням сировини, з якої утворюються молекули гумусу, на другій стадії поліфенол окислюється до хінону. поліфенолоксидазою, що виділяється мікроорганізмом, а потім хінон конденсується з амінокислотою або пептидом з утворенням гумусового мономеру.Оскільки фенол, хінін, різноманітність амінокислот, взаємна конденсація не однакова, тому утворення мономеру гумусу також різноманітне.За різних умов ці мономери далі конденсуються з утворенням молекул різного розміру.

2.2 Перетворення важких металів під час компостування

Міський мул є одним із найкращих видів сировини для компостування та ферментації, оскільки він містить багаті поживними речовинами та органічними речовинами для росту сільськогосподарських культур.Але міський мул часто містить важкі метали, ці важкі метали зазвичай стосуються ртуті, хрому, кадмію, свинцю, миш'яку тощо.Важливу роль у біотрансформації важких металів відіграють мікроорганізми, особливо бактерії та гриби.Хоча деякі мікроорганізми можуть змінити присутність важких металів у навколишньому середовищі, зробити хімічні речовини більш токсичними та спричинити серйозні екологічні проблеми, або концентрувати важкі метали та накопичувати їх через харчовий ланцюг.Але деякі мікроби можуть допомогти покращити навколишнє середовище, видаляючи важкі метали з навколишнього середовища за допомогою прямих і непрямих дій.Мікробна трансформація HG включає три аспекти, тобто метилювання неорганічної ртуті (Hg₂+), відновлення неорганічної ртуті (Hg₂+) до HG0, розкладання та відновлення метилртуті та інших органічних сполук ртуті до HG0.Ці мікроорганізми, здатні перетворювати неорганічну та органічну ртуть в елементарну ртуть, називаються стійкими до ртуті мікроорганізмами.Хоча мікроорганізми не можуть розщеплювати важкі метали, вони можуть зменшити токсичність важких металів, контролюючи шлях їх перетворення.

2.3 Процес компостування та ферментації

Компостування є формою стабілізації відходів, але воно вимагає особливої ​​вологості, умов аерації та мікроорганізмів для створення потрібної температури.Вважається, що температура вище 45 °C (приблизно 113 градусів за Фаренгейтом), утримуючи її достатньо високою, щоб інактивувати патогени та знищити насіння бур'янів.Швидкість розкладання залишкової органічної речовини після розумного компостування є низькою, відносно стабільною та легко засвоюється рослинами.Запах можна значно зменшити після компостування.

У процесі компостування бере участь багато різних типів мікроорганізмів.Через зміну сировини та умов кількість різних мікроорганізмів також постійно змінюється, тому жодні мікроорганізми не завжди домінують у процесі компостування.Кожне середовище має своє специфічне мікробне співтовариство, а мікробне різноманіття дозволяє компостувати, щоб уникнути колапсу системи, навіть якщо зовнішні умови змінюються.

Процес компостування в основному здійснюється мікроорганізмами, які є основним органом ферментації компостування.Мікроби, які беруть участь у компостуванні, походять з двох джерел: велика кількість мікробів, які вже присутні в органічних відходах, і штучний мікробний посів.За певних умов ці штами мають сильну здатність розкладати деякі органічні відходи та мають характеристики сильної активності, швидкого розмноження та швидкого розкладання органічних речовин, що може прискорити процес компостування та скоротити час реакції компостування.

Компостування зазвичай поділяють на два види аеробного компостування та анаеробного компостування.Аеробне компостування — це процес розкладання органічних матеріалів в аеробних умовах, продуктами його метаболізму є в основному вуглекислий газ, вода та тепло;анаеробне компостування - це процес розкладання органічних матеріалів в анаеробних умовах, кінцевими метаболітами анаеробного розкладання є метан, вуглекислий газ і багато низькомолекулярних проміжних продуктів, таких як органічні кислоти.

Основними видами мікробів, які беруть участь у процесі компостування, є бактерії, гриби та актиноміцети.Всі ці три види мікроорганізмів мають мезофільні та гіпертермофільні бактерії.

У процесі компостування мікробна популяція змінювалася по черзі наступним чином: мікробні спільноти з низькою та середньою температурами змінювалися на спільноти мікробів із середньою та високою температурою, а спільноти мікробів із середньою та високою температурою змінювалися на спільноти мікробів із середньою та низькою температурою.З подовженням часу компостування бактерій поступово зменшувалося, актиноміцетів поступово збільшувалося, а цвілі та дріжджів наприкінці компостування значно зменшувалося.

Процес бродіння органічного компосту можна просто розділити на чотири етапи:

2.3.1 На етапі нагрівання

На початковій стадії компостування мікроорганізми в компості переважно мають помірну температуру та хорошу атмосферу, найпоширенішими з яких є неспорові бактерії, спорові бактерії та цвіль.Вони починають процес бродіння компосту та енергійно розкладають органічні речовини (наприклад, простий цукор, крохмаль, білок тощо) за умови хорошої атмосфери, виробляючи багато тепла та постійно підвищуючи температуру компосту, піднімаючись із приблизно від 20 °C (приблизно 68 градусів за Фаренгейтом) до 40 °C (приблизно 104 градуси за Фаренгейтом) називають фебрильною стадією або проміжною температурною стадією.

2.3.2 Під час високих температур

Теплі мікроорганізми поступово переймають теплі види, і температура продовжує зростати, зазвичай вище 50 °C (приблизно 122 градуси за Фаренгейтом) протягом кількох днів, у фазу високої температури.На високотемпературній стадії основними видами стають актиноміцети, що добре нагріваються, і гриби, що добре нагріваються.Вони розщеплюють складні органічні речовини компосту, такі як целюлоза, геміцелюлоза, пектин тощо.Тепло накопичується, і температура компосту підвищується до 60 °C (приблизно 140 градусів за Фаренгейтом), це дуже важливо для прискорення процесу компостування.Неправильне компостування компосту, лише дуже короткий період високої температури, або відсутність високої температури, і, отже, дуже повільне дозрівання, протягом півроку або більше періоду не є напівзрілим станом.

2.3.3 Під час фази охолодження

Після певного періоду під час високотемпературної фази більшість целюлози, геміцелюлози та пектинових речовин розкладається, залишаючи складні компоненти, що важко розкладаються (наприклад, лігнін), і новоутворений гумус, активність мікроорганізмів знижується. і температура поступово знижувалася.Коли температура падає нижче 40 °C (близько 104 градусів за Фаренгейтом), мезофільні мікроорганізми стають домінуючим видом

Якщо стадія охолодження настає рано, умови компостування не ідеальні, а розкладання рослинних матеріалів недостатнє.У цей момент можна повернути купу, змішування матеріалу купи, щоб воно виробляло другий нагрів, нагрів, щоб сприяти компостуванню.

2.3.4 Стадія стиглості та збереження добрив

Після компостування об’єм зменшується, а температура компосту падає трохи вище температури повітря, тоді компост потрібно щільно притиснути, приводячи в анаеробний стан і послаблюючи мінералізацію органічної речовини, щоб зберегти добриво.

Коротше кажучи, процес бродіння органічного компосту – це процес метаболізму та розмноження мікробів.Процес метаболізму мікробів — це процес розкладання органічних речовин.Розкладання органічної речовини виробляє енергію, яка приводить у дію процес компостування, підвищує температуру та сушить вологий субстрат.

 
Якщо у вас є інші запитання чи потреби, зв’яжіться з нами такими способами:
WhatsApp: +86 13822531567
Email: sale@tagrm.com