固体废物堆肥化及堆肥添加剂研究进展

2.1微生物接种剂
好气性高温堆肥是由群落结构演替非常迅速的多个微生物群体共同作用而实现的动态过程，在该过程中每一个微生物群体都有在相对较短时间内适合自身生长繁殖的环境条件，并且对某一种或某一类特定的有机物质的分解起作用。
微生物的表面积体积比大，代谢强度高，数目巨大，繁殖迅速，在堆肥化过程中对有机物质降解起主导作用。研究表明，单一的细菌、真菌、放线菌群体，无论其活性多高，在加快堆肥化进程中作用都比不上多种微生物群体的共同作用。因此人们在人工条件通过接种方法提高堆肥微生物数量加速堆肥反应过程，广泛进行了接种效应的研究。按接种微生物对堆肥的作用，可以从以下四方面来考虑：
（1）堆肥过程的初期加入，其目的是促进堆肥腐熟，缩短堆制周期
传统的堆肥法堆肥腐熟的时间常需2个月，堆制过程中堆肥周围恶臭难闻，污水流淌，蚊蝇滋生，成为农业环境中重要的污染源。因此如何缩短堆制时间，使新鲜畜禽粪便快速腐熟，是现代农业生产中急待解决的问题。由于传统堆肥腐熟过程主要是一个由自然微生物参与的生理生化过程，因而有可能利用添加外源微生物来加速该过程。
接种微生物促进堆肥腐熟的机理有：①提高堆肥初期微生物的群体，增强微生物的降解活性；②缩短达到高温期的时间；③接种分解有机物质能力强的微生物。一些从堆肥中分离出来的高温菌、中温菌、放线菌和真菌常作为堆肥接种剂加速细胞壁和木质素、纤维素水解，促进腐殖化过程。目前应用的主要三种接种剂：微生物培养剂，营养添加剂，有效的自然材料。有效自然材料主要是指粪便堆肥、牛粪、耕层土壤和菜园土壤等，其中含有种类极其丰富的微生物群体。
目前，国内外对于堆肥接种剂的研究已经有了较大的进展，明显地促进了初期堆肥化进程和保持较高的降解速度。传统的自然堆肥法对于性冷牛粪不仅耗时长，而且发酵温度也不高，难以杀灭粪中所含的大量杂草种子和虫卵病菌。日本、美国等国家已经开始利用专门微生物菌剂对性冷牛粪进行了高温堆肥发酵处理，部分菌剂产品已打入我国市场。针对这一现状，上海市农科院环境科学研究所的沈根祥、袁大伟等人在蘑菇培养料微生物增温发酵的基础上，筛选培养出了能促进性冷牛粪高温发酵的专门微生物菌群（Hsp菌剂），并在牛粪堆肥中进行了试验应用。结果表明，在Hsp菌剂作用下，牛粪发酵温度迅速上升，并在一定供氧条件下，始终保持55℃以上的高温发酵状态；可使新鲜牛粪在20d左右时间内达到堆肥熟化要求。
酵素菌也是一种理想的堆肥接种剂。酵素菌技术是由日本微生物专家岛本觉也先生于20世纪40年代研究开发，80年代日渐成熟并广泛应用于种植业、人体保健、环保等方面的微生物应用技术。目前已在世界上二十多个国家推广应用。1994年引入我国，短短的几年时间，其推广已覆盖24个省（市、区），在种植业、养殖业上都表现出良好的应用效果，并逐渐拓展到人体保健、环保等领域。酵素菌是由细菌、真菌和放线菌3类微生物的24种益菌组成，他们在生理活动和新陈代谢中产生多种酶和活性物质，例如，淀粉酶、蛋白分解酶和麦芽糖酶，以及维生素B类群及核酸等活性物质。因此，分解难溶矿物质、纤维素等无机物和有机物能力增强，从而提高了这些物质的转化率和利用率，在短时间里分解转化成为可供植物利用的有效成分，是快速堆制高质量农肥的催腐剂。
另外，腐熟堆肥的回用，可以改善堆肥初期的环境条件，提供驯化微生物，从而提高微生物活性，也可促进堆肥初期的发酵过程。
（6）堆肥后期加入，保持微生物活性，可以作为土壤的修复剂
土壤里有10000多种微生物，其中有益菌，也有有害菌[5]。益菌和有害菌的数量是在不断变化之中，呈动态平衡状态。如果土壤中施用富含有益微生物的堆肥，可以大大增加土壤里益菌数量，排挤和抑制有害菌的活动，提高益菌的活动能量，促进土壤改良和培肥地力，供给作物的营养更加全面丰富。
目前，国内各厂家生产的酵素菌肥中的土曲子，就是一种以改良土壤为主的普通粒状肥，它是以山土（或沸石、页岩）经酵素菌发酵后制成的一种酵素菌肥。除了自身含有多种营养成分外，还有多种分解酶，能使土壤中各种有机肥和无机肥从难溶矿质养分变为作物可吸收的养分。土曲子能提高土壤的盐基交换量，改善作物根际土壤环境，提高保水保肥能力，对作物生长发育有利。它还能分解化肥、农药的有害残留，减轻环境污染，防止作物病害，克服作物的重茬病，促进作物早熟。
（3）减少堆肥过程中氮素损失，提高养分含量
畜禽粪便在堆制过程中会散发出大量恶臭物质，造成畜禽粪堆肥恶臭的主要原因是氨的挥发。在恶臭扩散的同时，堆肥中氮养分大量损失，从而使堆肥的农用价值降低。传统堆肥过程是一个自然微生物参与的生理生化过程，因而能利用添加外源微生物的办法来调控堆肥过程中氮、碳的代谢，通过氮素物质分解为NH4+－N后的气态挥发损失来控制臭味的产生，并保留更多的氮养分。
Tiwari分别比较添加纤维分解真菌和添加固氮菌及溶磷剂对堆肥总N和C/N比的影响，其效果非常明显，结果见表2。