有机堆肥制作之原理及要领JT.docx

1、有机堆肥制作之原理及要领JT有机堆肥制作之原理及要领台中区农业改良场蔡宜峰、黄祥庆前言堆肥制作技术在本省农业发展早期即已开发。如今，随着科技知识的累进，及因应现代农业经营型态的特性，尤其近来环保意识抬头，有机废弃物处理问题急待妥善解决，所以有机堆肥又重获人们重视。因为制作堆肥施用，兼具消除有机废弃物污染，充分循环利用生质能源，增进农地生产力，促进自然生态平衡之多重角色。因此，堆肥制作技术实有重新检讨并积极推广之必要，俾使农友及社会大众，都能了解其原理，以及实际操作方法，共同为解决有机废弃物污染问题，充分利用资源，增进农田肥力及生产力而努力。堆肥推积腐熟之目的新鲜或未腐熟之有机物施用于土壤可能引

2、起不良后果，如土壤缺氧、产生有机酸或土壤还原性阻害作物生长、传播病原菌、杂草种子等。因此，制作堆肥之堆肥化过程；让有机物充分腐熟，使它转变为安全、稳定之高品质有机质肥料，相当重要。一般堆肥腐熟之目的包括有：调整有机物碳氮比(C/N)当堆肥材料的碳氮比大，若直接施用于土壤中，在堆肥材料分解初期会造成土壤中有效养分减少，尤其是氮素成分的影响最大，而阻碍作物生长。当堆肥材料碳氮比过小，直接施用土壤中，会大量释出可溶性盐基及产生土壤还原性，而影响作物生长。一般而言，堆肥材料经堆积分解，碳氮比降至20以下，达到稳定腐熟时，即可直接施入土壤。减少有害成份有机物分解会产生甲烷、氮气、酚酸、有机酸等有毒物质，

3、对作物生长有害，若经过堆积腐熟分解可减少有害成分。避免有机物分解所产生的不良因子一般有机物含有醣类、脂肪酸成分，当微生物分解时会产生高温及局部的缺氧情形，微生物大量繁殖，产生土壤还原性，不利作物根部生长。如事先堆积分解，可避免直接施用时影响作物生长。消灭病菌、虫卵、杂草种子有机材料如谷壳、蒿杆、粪尿等均附着许多病原菌、虫卵及杂草种子。堆肥如经适当酦酵，温度最高可达60以上，大部分的病原菌、虫卵及杂草种子在此种温度下可被杀灭。改良物理性许多有机材料如蒿杆、残枝、树皮等材质坚硬、纤维强韧，经过堆积分解后会变成脆细、柔软，利于撒布，与土壤混合均匀。减少臭味、维护田间卫生经过适当堆积腐熟的堆肥会降低令

4、人不快的臭味，于田间施用也可减少蚊蝇兹生，维护环境卫生。可调配堆肥成分，增进肥效不同有机材料所含营养成分差异颇大，如经适当调配，制成的堆肥成分能配合不同作物生长所需，且堆积腐熟后可增加有机材料的有效性磷与氮素，可增进作物产量及品质。有机材料种类农场有机废弃物主要为农场生产的作物残株如蒿杆、稻蒿、谷壳、蔗渣、菇类废弃物、杂草、树叶等，其成分大多为碳氮比例大，宜添加含氮成分高的材料以加速腐熟时间。粪尿类主要分为畜产及家禽类，前者以猪粪、牛粪为大宗，后者以鸡粪为代表，另外有海鸟粪等。此类有机材料多属含氮成分高，碳氮比例小。一般作为堆肥材料宜添加适量碳氮比例大的有机材料以增加堆肥有机质成分。过去农家生

5、产的厩肥则可视做堆肥。农产加工副产品农产品加工所生产的有机废弃物包括血粉、干肉粉、骨角粉、鱼粕类、油粕类等，其成分富含各种肥料成分，适合作为堆肥添加剂，以增加堆肥肥分。工业、都市废弃物主要有糖蜜、羽毛、树皮、木屑、污泥及垃圾等类。此类有机材料必须注意其成分所含有害成分如镉、汞、砷的含量。绿肥利用农田休闲期栽培绿肥，可直接犁入农田以保养土壤，亦可作为堆肥材料。主要绿肥作物有：1.田菁，2.太阳麻，3.埃及三叶草，4.紫云英，4.油菜，6.大豆类，7.碗豆，8.大菜，9.羽扇豆，10.虎爪豆。堆肥制作原理堆肥制作过程是把有机废弃物予以适当堆积，在控制条件下，利用微生物作用，将有机材酦酵分解，转变为

6、有机质肥料。微生物性之作用，系指有机物被微生物分解，使有机质稳定化，去除令人厌恶的气味，杀灭杂草种子及病原菌。参与作用之微生物，计有细菌、真菌、原生动物、无脊椎动物如线虫、蚯蚓、昆虫等多种生物。有机材料在控制的条件下堆积酦酵，可以缩短有机物分解的时间，而生产出物理性状均一，化学成分稳定的高品质有机堆肥。兹将影响堆肥化之条件因子叙述如下：碳氮比有机废弃物中碳氮比是一个非常重要的因素，堆肥化过程中，微生物需要碳素当作生活能源，同时也需氮素来维持生命及建造体细胞，适合于微生物之碳氮比介于20：1至30：1，碳氮比太高时，因为氮素缺乏情况下，微生物无法大量繁殖，堆肥化过进行相当缓慢。蒿秆等植物残体，其

7、碳氮比都在45：1或更大，属于高者(表一)。如果碳氮比低(小于20)，微生物分解出过多之氨，而易从堆肥中逸散，导致氮素损失。堆积过程进行时，有机废弃物中之碳氮比逐渐减少至15：1左右。表一、不同有机材料成分分析材料C/N全碳%全氮%磷钾鸡粪69183.31.72.4牛粪1317351.80.51.7谷壳7090350.40.10.6大豆粉463870.62.4大豆杆3036421.30.30.5猪粪81542330.5稻蒿4560430.70.12太空包2540441.10.40.5米糠1822552.40.41.8树皮120500700.30.080.6通气因为堆肥化过程是好性气性的作用，充

8、分供给氧气为基本条件。氧气可经由翻堆或打气方法，进入堆积有机物之中，而使成为好气状态。堆积氧气之需求量，依有机废弃物性质，例如有机质含量、水分含量、温度、微生物族群大小等不同而有差别。一般来说，每一立方公尺需要氧气量从每分钟30至300公升，平均为100公升。为要控制通气性，通常都要调整堆积物之大小长短，使其适于通气，或者调整水分含量，加入树皮、锯屑、谷壳等添加物，来改进通气效率。水分堆肥化过程中，堆积材料中之水分含量为维持微生物生命及活动重要因子。适当的水分量为60%，这种程度可使水分供应无缺，同时也获得充分之氧气。过多之水分因把堆积材料中之结构破坏，小孔阻塞，阻扰氧气之供应与二氧化碳之外逸

9、，有机酸等有害物质累积，有机物分解停顿。温度温度是反应堆积材料中某一层次之微生物活动情形，当堆肥化过程进行正常时，初期温度急速升高达60以上。这种高温维持一般时间。然后逐渐下降至周围温度，温度之升与降，反映出不同有机物之分解阶段，作用的微生物先为嗜温与耐高温者，然后是中温者(60以下)担任腐熟之作用。温度之升与降之变动有一定之模式，可监测有机物之堆积是否成功，因为，堆肥化之高温过程非常重要，藉此可将病原菌，寄生虫及其卵，杂草种子等予以杀灭，避免传播扩散。但长期维持60以上的高温对堆肥酦酵并不有利，在714日后应适时将温度调整至60以下，以加速堆肥分解速度。酸碱值(pH)一般有机材料分解酦酵的p

10、H值容许范围相当广，由于pH311之间均可进行。但以pH5.58.0较适宜。通常堆肥的pH值不易由外来添加物而改变，在酦酵初期如堆积材料之pH过高易导致氮素的挥发。当堆肥完全腐熟时其pH值会呈近中性或微碱性。微生物微生物担任有机物分解与堆肥稳定化之重要角色。不同的堆积材料如能接种适当的微生物菌种，可以加速堆肥酦酵，如树皮或锯木屑等材质含有大量木质素，可接种分解木质素的多孔菌或灵芝菌。蒿杆材质含大量纤维质，则接种纤维素分解菌种。但微生物大都是在原来堆积材料中就有的，每公克含有100万个之高数目，其增加或降低，受适合于那种微生物之生长条件，诸如水分含量、基质、氧气、温度等，最有效率之堆肥化堆积法，

11、为维持微生物之生长条件，使微生物充分的活动繁殖，而不必刻意加入微生物剂。堆积材料如能接种适当的微生物菌种，可以加速堆肥酦酵，如树皮或锯木屑等材质含有大量木质素，可接种分解木质素的多孔菌或灵芝菌。蒿杆材质含大量纤维质，则接种纤维素分解菌种。但微生物大都是在原来堆积材料中就有的，每公克含有100万个之高数目，其增加或降低，受适合于那种微生物之生长条件，诸如水分含量、基质、氧气、温度等，最有效率之堆肥化堆积法，为维持微生物之生长条件，使微生物充分的活动繁殖，而不必刻意加入微生物剂。腐熟度由于堆肥腐熟程度的高低将影响施用堆肥的安全性，但有关堆肥腐熟度仍需若干化学成分分析法作为依据标准，一般较常用者有(

12、1) 碳氮比必须低于20，(2) 还原糖比率必须低于35%，(3) 阳离子交换能力渐趋近于100毫克当量/100克土，(4) 固定态氮含量趋近于1.6%。另外如种以上。(5) 或外观判别，堆肥腐熟时其结构疏松，呈褐黑色，没有臭味而呈泥土香气均可以作为堆肥腐熟的依据。堆肥制作方法堆积场所基本上有顶棚的堆积场舍最理想，如在户外露天堆积，则需有适当敷盖，以防雨水冲刷。另外必须考虑水分取得，翻堆空间，通风情形及肥水收集等问题。准备材料一般堆肥材料之选择，必先了解作为堆积主体的有机材料之碳氮比属于高者亦或低者，而以相对之碳氮比的材料作为配合。例如以稻蒿类碳氮比高者为主体，则可配合含氮较高的鸡粪、猪粪、豆

13、粕、鸟粪等。如以猪粪类碳氮比低者为主体，则选择若干碳氮比高的木屑、废弃菇类堆肥、谷壳等作为配合材质。但无论任何材料，都应以来源丰富，取得容易且成本经济低廉为原则。而且大型的堆肥材料必须事先切断以利微生物分解，一般以58公分以下为宜，越细越佳。假堆通常碳氮比高的有机材料，其材质都较坚硬且容积比重低，在混合材料堆积前，事先单独加水使其纤维软化，容积比重增大，以利后续堆积酦酵，称之假堆。混合及水分控制堆肥材料经过充分混合均匀较有利于酦酵，如为了省工，可采混层堆积，即一层含碳高的有机材料厚约30公分再添加一层含氮高的材料厚约45公分，层层混合即可。堆肥材料混合的同时可以适当地调整含水量至约60%，此种

14、含水量近于以水紧握堆积材料而水能沿指缝点滴成形，或以棒插入堆积材料中，拔出时棒端湿润。水分含量不足，添加水分时需注意不要让肥水流失，以免损失肥分，应经由肥水沟收集后重新加入堆肥中。堆积材料水分含量过多可加木屑、谷壳等调整之。堆积堆积之体积越大，愈容易发热升温，但在初期60以上的高温期维持714日后，应加以调整至5060为最适合酦酵的温度，其方法为加强翻堆及通气，以散去酦酵热能；否则温度过高，堆肥分解酦酵期将延长不易升高，未能达到杀菌及酦酵之目的。一般堆肥堆积高度不宜超过1.5公尺，堆积之温度因子将是很好的参考指针，也就是堆肥解期，乃至低温后酦酵期之模式，其酦酵腐熟必将完整，所以在气温低及有通气

15、设备，则可酌量增加堆积之体积。敷盖其目的在于防止水分散失、保温，使堆肥水分及温度均匀分布，而有促进酦酵之作用。其次敷盖可防止蚊虫放卵兹生，及病菌杂草种子侵入，以维持堆肥品质。敷盖物之材质以麻布类稍具通气性者为上品，其次为稻草、蒿秆类、草席等，塑料布仅适于户外防雨使用。翻堆及通气处理翻堆的目的在于增加堆肥的通气性、散发酦酵热以及将外面未酦酵部分向内翻，使其充分腐熟。翻堆的时机则可视温度之升降为指针。正常堆积约714日后，温度由60以上逐渐下降，必须翻堆；尔后，堆肥温度应维持在4560之间，超出上下限即应翻堆。另安置通气设备、打洞，或安设通气管等亦有减少翻堆之效果。摊开(后酦酵)当堆肥酦酵温度降至

16、40左右，即使翻堆也不再升温，且堆肥色泽变黑，没有臭味，材质脆软，可将堆肥摊开呈高约2040公分平铺状。此时微生物转为低温后酦酵作用，堆肥成分趋于稳定腐熟。同时可让水分自然蒸散，以减少日后搬运之重量。堆肥制作实例稻蒿堆肥1. 稻蒿成分属于高碳氮比者，其C/N介于4560之间，所以制作堆肥时，应配合含氮素成分较高的有机材料，如鸡粪、猪粪、豆粕等。2. 稻荞容积比重低、纤维长韧，堆积前宜剪成约35公分，并事先加水实施假堆，以利后续混合及酦酵。3. 稻蒿堆积前体积庞大，极为膨松，经过假堆处理，容积比重略增，惟混合堆积时可酌以踏实或压实，以利微生物作用，近腐熟时堆肥体积仅剩1/31/5强。4. 如条件

17、控制得宜，稻蒿堆肥仅需约30日左右即近腐熟，此时堆肥呈黑褐色、黏稠、结成团状，呈泥土香味，再经摊开后酦酵步骤，其团状即极易粉碎，稍经粉碎成细粒状，施用时较方便且易均匀。表二、稻蒿堆肥材料配合名称及用量有机材料混合量(公斤)水分含量(%)混合后C/Na)稻蒿100017.530鸡粪30032.3米糠2013.8b)稻蒿100017.527猪粪50039.5米糠2013.8c)稻蒿100017.529豆粕10010.9米糠2013.8表三、稻蒿堆肥成分及品质分析堆肥稻类处理日数C/N水分含量白菜发芽率氮磷钾pH容积比重(日)-%-%稻蒿鸡粪5512.737.9652.141.022.528.01.

18、01稻蒿猪粪5513.340.5802.741.211.617.10.95稻蒿豆粕5515.439.2652.630.332.628.00.94牛粪堆肥1. 牛粪作为堆肥材料前，须经日晒或添加谷壳、木屑等材料以调整适当水分含量。2. 牛粪堆肥堆积时加入少量的含氮材料，不仅可以加速分解且可以增加堆肥氮素含量。3. 石灰性资材的应用，有加速堆肥分解的效果，但牛粪本身即属微碱性，所以堆积时不宜加入太多石灰资材、以免酦酵时pH过高，导致氮的损失。4. 过磷酸钙或磷矿石粉可以增加牛粪堆肥含磷成分，并有吸附氮素、防止氮损失的功效。表四、牛粪堆肥材料配方名称及用量有机材料混合量(公斤)(A)牛粪(已酦酵)6

19、000硝酸铔钙30苦土石灰60磷矿石粉100菌种2(B)牛粪(初酦酵)5000硝酸铔钙30苦土石灰60菌种2(C)牛粪(初酦酵)5000硝酸铔钙30熏炭50磷矿石粉100菌种2表五、牛粪堆肥成分及品质分析堆肥种类处理日数(日)C/N水分含量白菜发芽率氮磷钾pH-%-A0102034181765.468.152.365.087.591.20.811.401.450.371.031.061.201.010.998.18.48.2B0192540181663.159.854.245.060.080.00.851.791.720.590.610.591.761.811.807.98.18.2C0202

20、842171663.751.647.351.070.085.00.751.611.570.620.780.831.661.711.838.18.48.7有机堆肥配方范例表六所列有机堆肥配方为日本阿南有机农场所提供制作堆肥之范例，主要在于说明堆肥材料遍布于各地，只要有心经营，任何有机废弃物都可以妥善利用而制成高品质的有机堆肥。表六、有机堆肥配方范例牛粪堆肥鸡粪堆肥谷壳堆肥材料用量材料用量材料用量生牛粪谷壳米糠菌种1m0.3m0.1m1kg鸡粪山土谷壳米糠菌种1m0.5m0.3m0.1m1kg谷壳米糠鸡粪菌种1m0.2m0.5m1kg落叶堆肥稻蒿堆肥木屑堆肥材料用量材料用量材料用量落叶培养土米糠菌

21、种1m0.2m0.2m1kg稻荞(切断)米糠培养土菌种1m0.3m0.2m1kg木屑鸡粪米糠菌种1m0.3m0.2m1kg资料来源：日本阿南农场堆肥品质检定之标准有机质肥料因其材料来源种类甚多，品质参差不齐，为有效管理有机质肥料，农业委员会及农林厅自78年7月起修正公布之肥料管理规则将有机质肥料纳入管理范围，并公布有机质肥料品目规格，共分为24种品目，逐项规定保证成分，有害成分及其它规定事项，由业者据以向主管机关办理登记，由主管机关抽验，以确保肥料品质。兹将其中若干品质检定之标准列于表七。表七、若干有机肥料成分规格表品名保证成分有害成分高限(%以下)其它规定事项禽畜粪堆肥1.全氮、全磷酐、全氧

22、化钾0.6%。2.有机质60%。铜200ppm1.水分35%以下。2.须经腐熟酦酵者。混合有机质肥料1.全氮或全磷酐，或全氮及全氧化钾之合计量6.0%。2.全氮、全磷酐、全氧化钾1.0%。每含1.0%全氧量计镉0.00008%，砷0.01%。1.固态有机质40%以上。2.水分35%以下。树皮堆肥1.全碳量4050%。2.碳氮比2040%。3.阳离子交换容量60毫当量/100克。1.电导度4.0毫姆欧/公分以下。2.水分35%以下。资料来源：七十九年肥料管理手册堆肥的功效适量施用品质优良的堆肥，不但供给作物养分外尚可改善土壤化学性、物理性及生物性、而增强地力，并能提高作物稳定的收成。一般施用堆肥

23、效果如下：供给养分堆肥不仅含有氮、磷、钾、钙、镁、硫等多量养分要素，也含有铁、锰、铜、锌等微量要素，成为作物总合的养分供给源。但与化学肥料有很大的区别，即其肥效是缓效性，又连续使用时可累积效果。堆肥中有机物在土壤中慢慢分解而放出养分，在前期作间未能分解而残留的有机物，在次期作或翌年继续分解供给养分。因此未分解之有机物蓄积土壤中逐渐增加土壤养分供给力。改善土壤化学性1. 土壤有机质一般堆肥因材料来源不同，化学成分差异性很大，然而当堆肥施入土壤后，经微生物分解后化合生成土壤有机质。水溶性有机成分(如蛋白质、胺基酸及醣类)很快被土壤微生物或土壤酵素分解，然后纤维及半纤维素等被分解，再经转化成土壤有机

24、质。2. 土壤pH值土壤有机质所含的化学官能基，除了羧基属于酸性在4.0左右，其余如酚成醇等官能基都高过pH7.0，因此施用堆肥可使土壤pH值趋于中性，即使酸性土壤pH值上升，使碱性土壤pH值下降。3. 土壤阳离子交换能量(C.E.C)土壤阳离子交换能量是决定土壤对阳离子态养分的保肥力，CEC愈大土壤保肥力也愈大，且可减少化学肥料施用过多时的肥害。一般有机质含量高的土壤其CEC也愈大。因此，施用堆肥可以增加土壤CEC，保肥力也较好。4. 土壤钳合作用由于有机质含有许多化学官能基，而具有所谓的钳合作用，可以抑制活性铝，防止铝毒害，亦可防止磷的固定，增加磷的有效性，所以施用堆肥有促进土壤钳合作用的

25、功能。5. 土壤缓冲能力所谓土壤缓冲能力，主要在于防止土壤环境因子如pH、离子浓度等的变化过剧，进而维护作物根系环境的稳定性，尤其农药残留及重金属污染等问题的防止。但上述功能必须在土壤有机质含量达到某一定量才有显著效果，所以施用堆肥，增加土壤有机质，亦能促进土壤缓冲能力。改善土壤物理性1. 改善土壤结构：堆肥分解释出有机质，为长链化合物又带有各种官能基和正负电荷，可促使有机及无机胶体和土粒相结合成粒团。长期施用堆肥可促进土壤粒团的形成，使土壤结构稳定，而增进土壤的导水性及通气状况。2. 土壤水分：有机质的保水力比土壤中的无机成分强，长期施用堆肥可增加土壤有机质含量，不仅提高土壤最大含水量，更重

26、要的是提高土壤有效水含量，有利于作物生长。施用堆肥可增加土壤保水力，在干旱季节更能显出效益。3. 土壤氧气：适量施用堆肥有利于土壤通气性的改善，促进作物生长。然而若有机堆肥一次施用过高且堆肥品质不良，会造成微生物活动过度而消耗过量氧气，致使土壤变成还原状态，不利作物生长。4. 土壤冲蚀：土壤有机质含量高，粒团稳定，降雨时土团不易被冲散，不至使土壤表层产生硬壳，有利雨水入渗，减少水的径流，及减少因土壤冲蚀而降低土壤肥力或污染水源。5. 土壤强度：施用堆肥增加土壤有机质含量，促进土壤粒团形成及结构稳定性，减低土壤总体密度及土壤强度，有利作物根系的发展及利用机械耕作。土壤生物相及其活性之维持与增进由

27、于有机堆肥含有极丰富且复杂的成分，施用于长期耕作的农田中，可以丰富土壤生物相，且施用品质优良的堆肥，亦使生物相趋向安定化，进而促进土壤物质循环能，若干生育阻害物质也较易被分解去除。另外可以增强生物性的缓冲能力，防止有害生物(病菌、害虫)之突发增殖。堆肥施用原则及方法各种有机材料的质材及来源不尽相同。因此不同的堆肥的特性都有或多或少的不同，在施用时的注意事项，各有不同，因此，正确的施用堆肥才能发挥其功效。如不当的施用可能无法达到应有的效能，反而可能浪费金钱，或有反效果的现象发生。堆肥适宜当基肥堆肥主要在改良土壤的物理性、化学性及生物性，其肥效大多属于缓效性，因此作为基肥施用，可以事先改善土壤特性

28、，供日后作物生育发展所需。一般果园在冬季根系休眠时施用堆肥，其它作物在种植前整地时施用。施用堆肥应与土壤混合或覆土施用堆肥与土壤混合，可促进堆肥分解及施用效果。当堆肥腐熟度不足时，更需与土壤混合，否则容易产生伤根或根系发育不良之现象。因此在果园施用堆肥，可采开沟或挖洞方式施用后再覆土，在一般田区则均匀撒布后翻犁入农地中。施用量的决定1. 要注意经济效益：算经济效益可以从当期作及数年的投资计算，尤其要重视堆肥的施用，可增进化学肥料或土壤原有养分的效果表现，这是一般人较不易评估的。2. 堆肥着重土壤改良及肥料累积：有机堆肥主要功效在改良土壤物理性及生物性，帮助土壤中营养分的有效性，且其肥效具累进性，因此，在保养土壤的功效上，施用堆肥比不施用的要好，每年都有施用比不施用好。3. 土壤特性之影响不同的土壤特性将影响堆肥效率的表现，例如在质地粘重的土壤应避免施用过量且含氮成分高的堆肥，以免反效果。在砂质地土壤则可以斟酌增加堆肥用量，使堆肥效益较易表现。依需要选择不同材质制成的堆肥由于有机材料的成分不同，其分解程度及速度均不同。一般肥分高者，如含氮高的粪尿类及豆粕类堆肥较易分解释出营养要素供作物利用。为了长期维护及增进地力，不易分解型的含有机质成分高的堆肥如泥炭类、树皮堆肥