堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件市公開(kāi)課一等獎(jiǎng)省賽課微課金獎(jiǎng)?wù)n件

第六章堆肥腐熟度判斷Compost堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第1頁(yè)第1頁(yè)CompostingItsRecycling…Naturally堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第2頁(yè)第2頁(yè)第一節(jié)、堆肥腐熟度與穩(wěn)定性一、有機(jī)固體廢棄物堆肥腐熟度堆肥化過(guò)程是基于易氧化有機(jī)質(zhì)部分氧化，從而取得較穩(wěn)定腐殖質(zhì)和有機(jī)質(zhì)。在有效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中堆肥最終產(chǎn)物穩(wěn)定和腐熟是至關(guān)主要。依據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，高質(zhì)量，腐熟堆肥標(biāo)準(zhǔn)是很好識(shí)別，它包含以下特征：堆積密度低，持水量高，pH呈堿性，有機(jī)質(zhì)含量高。

迄今為止還缺乏一個(gè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)去判定堆肥腐熟程度。顯然這種半穩(wěn)定土壤改良添加劑還沒(méi)有發(fā)揮出其最大生物學(xué)效應(yīng)和市場(chǎng)開(kāi)發(fā)潛質(zhì)。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第3頁(yè)第3頁(yè)二、腐熟度與穩(wěn)定性堆肥腐熟度（Maturity）就是堆肥腐熟程度，即堆肥中有機(jī)質(zhì)經(jīng)過(guò)礦化、腐殖化過(guò)程最終抵達(dá)穩(wěn)定程度。它是國(guó)際上公認(rèn)衡量堆肥反應(yīng)進(jìn)行程度一個(gè)概念性參數(shù)。堆肥腐熟度作為衡量堆肥產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)很早就被提出來(lái)，它基本含義是：堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第4頁(yè)第4頁(yè)（一）堆料中有機(jī)物質(zhì)經(jīng)過(guò)微生物活動(dòng)，最終抵達(dá)穩(wěn)定化、無(wú)害化，即不對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不良影響。（二）堆肥產(chǎn)品使用不影響作物成長(zhǎng)和土壤耕作能力。腐熟度側(cè)重于堆肥施用對(duì)植物生長(zhǎng)影響，受堆肥物料，堆肥條件等很多原因影響，其評(píng)價(jià)指標(biāo)各種多樣。Frost（1992）把腐熟度看做是一個(gè)非常主觀術(shù)語(yǔ)。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第5頁(yè)第5頁(yè)堆肥穩(wěn)定性（Stability）是反應(yīng)有機(jī)質(zhì)降解一個(gè)狀態(tài)，是一個(gè)反應(yīng)堆肥生物活性函數(shù)。穩(wěn)定性側(cè)重于堆肥施用對(duì)周圍環(huán)境影響，依據(jù)微生物活動(dòng)（如微生物呼吸和能量釋放）來(lái)判斷堆肥穩(wěn)定性。堆肥穩(wěn)定性主要從堆肥溫度、顏色、CO2釋放速率、O2消耗速率、NO3-N含量改變及病原菌數(shù)量改變等方面加以評(píng)價(jià)。值得注意是，穩(wěn)定化概念包含有不一樣內(nèi)容。比如，能夠?qū)⑸锕腆w穩(wěn)定化僅限于病原微生物降低，或生物固體臭味及揮發(fā)性固體降低堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第6頁(yè)第6頁(yè)現(xiàn)有大多測(cè)試可劃分為腐熟度測(cè)試和穩(wěn)定性測(cè)試。腐熟度測(cè)試包含植物生長(zhǎng)情況，穩(wěn)定性測(cè)試包含臭味濃度和微生物呼吸強(qiáng)度等。有學(xué)者認(rèn)為穩(wěn)定堆肥不一定是完全腐熟，其依然能夠?qū)┰囍参锂a(chǎn)生抑制性物質(zhì)或毒素。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第7頁(yè)第7頁(yè)SimpletestsforfinishedcompostBagtest:sealingcompostinaplasticbagforseveraldaysshouldproducenofoulodorGerminationtest:willseedsgerminateinthecompost?(goodtesttouseifcompostwillbepartofapottingmix)堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第8頁(yè)第8頁(yè)堆肥穩(wěn)定性和腐熟度都是衡量堆肥產(chǎn)品質(zhì)量尺度，其評(píng)價(jià)對(duì)于農(nóng)用安全有著主要意義。到當(dāng)前為止，還沒(méi)有一個(gè)真正可靠、有效方法來(lái)衡量堆肥腐熟相對(duì)穩(wěn)定程度。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第9頁(yè)第9頁(yè)堆肥穩(wěn)定性和腐熟度界定含糊性和不確定性部分原因可歸結(jié)為：（a）堆肥系統(tǒng)應(yīng)用微生物菌群多樣性；（b）有機(jī)物質(zhì)異構(gòu)性和不可預(yù)知特征；（c）其應(yīng)用領(lǐng)域和產(chǎn)物多樣性；（d）新近復(fù)雜堆肥工藝技術(shù)應(yīng)用。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第10頁(yè)第10頁(yè)第二節(jié)堆肥腐熟度判定一、腐熟度判斷參數(shù)關(guān)于堆肥腐熟度參數(shù)及評(píng)價(jià)指標(biāo)已經(jīng)有大量研究工作報(bào)道，并提出了許多評(píng)價(jià)方法。表9-1列出了主要指標(biāo)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn);表9-2列出了一些學(xué)者研究和他們各自測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第11頁(yè)第11頁(yè)主要指標(biāo)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第12頁(yè)第12頁(yè)堆肥穩(wěn)定性和相關(guān)參考文件堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第13頁(yè)第13頁(yè)堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第14頁(yè)第14頁(yè)堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第15頁(yè)第15頁(yè)堆肥腐熟度判定指標(biāo)能夠劃分為三大類包含：物理學(xué)指標(biāo)化學(xué)指標(biāo)（包含腐殖質(zhì)）生物學(xué)指標(biāo)堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第16頁(yè)第16頁(yè)物理學(xué)指標(biāo)物理學(xué)指標(biāo)通常指是經(jīng)過(guò)堆肥表觀特征及一些物理學(xué)方法來(lái)確定堆肥腐熟程度。主要包含堆肥溫度、顏色、氣味以及是否不再滋生蚊蠅等特征。不過(guò)這種方法只能初步斷定堆肥腐熟度，并不能進(jìn)行定量分析，所以只能作為堆肥腐熟度一項(xiàng)輔助指標(biāo)。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第17頁(yè)第17頁(yè)堆肥腐熟度評(píng)價(jià)物理學(xué)指標(biāo)

指標(biāo)（1）腐熟堆肥特征值特點(diǎn)與局限

溫度靠近環(huán)境溫度易于檢測(cè)；不一樣堆肥系統(tǒng)溫度改變差異顯著，堆體各區(qū)域溫度分布不均衡，限制了溫度作為腐熟度定量指標(biāo)應(yīng)用。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第18頁(yè)第18頁(yè)堆肥過(guò)程中堆體溫度改變主要經(jīng)歷升溫期、連續(xù)高溫期、降溫期，穩(wěn)定時(shí)四個(gè)階段。堆肥腐熟后，堆體溫度與環(huán)境溫度趨于一致，普通不再顯著改變，不一樣堆肥系統(tǒng)溫度改變差異顯著。因?yàn)槎洋w為非均相體系，其各個(gè)區(qū)域溫度分布不均衡，限制了溫度作為腐熟度定量指標(biāo)應(yīng)用，不過(guò)堆肥溫度能夠在一定程度上反應(yīng)堆肥進(jìn)程，所以仍不失為堆肥腐熟度一個(gè)主要輔助性評(píng)價(jià)指標(biāo)。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第19頁(yè)第19頁(yè)堆肥腐熟度評(píng)價(jià)物理學(xué)指標(biāo)

指標(biāo)（2）腐熟堆肥特征值特點(diǎn)與局限

氣味

堆肥產(chǎn)品含有土壤氣味依據(jù)氣味可直觀性地判定堆肥是否腐熟，難以定量堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第20頁(yè)第20頁(yè)通常堆肥原料都含有令人不快氣味，而在堆肥運(yùn)行過(guò)程中這些氣味會(huì)慢慢消失。腐熟堆肥帶有濕潤(rùn)泥土氣味,是由土臭味素和2-甲基異冰片兩種物質(zhì)引發(fā)，它們是真菌和放線菌副產(chǎn)物。氣體量化指標(biāo)建立最好指標(biāo)就是氣體單元（OU），一個(gè)可供參考檢測(cè)氣味方法是氣味極限值法（OTV），即濃縮50%氣體能檢測(cè)出氣味。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第21頁(yè)第21頁(yè)堆肥腐熟度評(píng)價(jià)物理學(xué)指標(biāo)

指標(biāo)（3）腐熟堆肥特征值特點(diǎn)與局限

色度黑褐色或黑色堆肥色度受原料成份影響，較難建立一色度標(biāo)準(zhǔn)以判別各種堆肥腐熟程度。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第22頁(yè)第22頁(yè)堆肥過(guò)程中堆料逐步發(fā)黑，腐熟后堆肥產(chǎn)品呈黑褐色或黑色。Sugahara等提出一個(gè)簡(jiǎn)單技術(shù)用于檢測(cè)堆肥產(chǎn)品色度，并回歸出一關(guān)系式：他們認(rèn)為Y值為11~13堆肥產(chǎn)品是腐熟。使用這種方法時(shí)要注意取樣代表性。不過(guò)，堆肥色度顯然受其原料成份影響，極難建立統(tǒng)一色度標(biāo)準(zhǔn)以判別各種堆肥腐熟程度。

堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第23頁(yè)第23頁(yè)堆肥腐熟度評(píng)價(jià)物理學(xué)指標(biāo)

指標(biāo)（4）腐熟堆肥特征值特點(diǎn)與局限

色度光學(xué)特征E665nm＜0.008堆肥丙酮萃取物在665nm吸光度隨堆肥時(shí)間呈下降趨勢(shì)；該研究只是初步試驗(yàn)。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第24頁(yè)第24頁(yè)堆肥腐殖酸在波長(zhǎng)465nm和665nm處含有特征性吸收峰值，465nm和665nm吸光度比值，稱為E4/E6比。該比值與腐殖酸分子數(shù)量無(wú)關(guān)而與腐殖酸分子大小或縮合度有直接關(guān)系，通常隨腐殖酸分子量增加或縮合度增大而減小，所以E4/E6比可作為堆肥腐殖化程度主要指標(biāo)。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第25頁(yè)第25頁(yè)堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第26頁(yè)第26頁(yè)堆肥腐熟度評(píng)價(jià)物理學(xué)指標(biāo)

指標(biāo)（5）腐熟堆肥特征值特點(diǎn)與局限

殘余濁度和水電導(dǎo)率

堆肥7~14d產(chǎn)品在改進(jìn)土壤殘余濁度和水電導(dǎo)率方面含有最適宜影響；需與植物毒性試驗(yàn)和化學(xué)指標(biāo)結(jié)合進(jìn)行研究。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第27頁(yè)第27頁(yè)電導(dǎo)率反應(yīng)了堆肥浸提液中離子總濃度，即可溶性鹽含量。堆肥中可溶性鹽是對(duì)作物產(chǎn)生毒害作用主要原因之一，主要是由有機(jī)酸鹽類和無(wú)機(jī)鹽等組成。水溶性鹽濃度伴隨堆肥腐熟程度發(fā)展而不停增加，在好氧性堆肥高溫階段又快速降低。降溫過(guò)程中，因?yàn)橄趸?xì)菌重新活化，水提取物導(dǎo)電率（指可溶性鹽離子濃度，包含硝酸鹽，鈣鹽，鎂鹽）快速增加。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第28頁(yè)第28頁(yè)化學(xué)指標(biāo)（包含腐殖質(zhì)）溫度、氣味和顏色等參數(shù)難于定量表征堆肥過(guò)程中堆料成份改變，也就不易定量說(shuō)明堆肥腐熟程度。所以，常經(jīng)過(guò)分析堆肥過(guò)程中堆料化學(xué)成份或性質(zhì)改變來(lái)評(píng)價(jià)堆肥腐熟度。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第29頁(yè)第29頁(yè)堆肥腐熟度評(píng)價(jià)化學(xué)指標(biāo)

指標(biāo)（1）腐熟堆肥特征值特點(diǎn)與局限揮發(fā)性固體（VS）VS降解38%以上，產(chǎn)品中VS＜65%易于檢測(cè)；原料中VS改變范圍較廣且含有難于生物降解部分，VS指標(biāo)應(yīng)用難以含有普遍意義。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第30頁(yè)第30頁(yè)堆肥化過(guò)程中存在物質(zhì)遲緩轉(zhuǎn)化過(guò)程--由開(kāi)始易分解或易揮發(fā)有機(jī)物質(zhì)過(guò)渡到不易分解、愈加穩(wěn)定形態(tài)，經(jīng)過(guò)測(cè)定固體堆肥物質(zhì)（指可揮發(fā)固體物質(zhì)）和堆肥材料產(chǎn)生提取物（指可溶性揮發(fā)性固體物質(zhì)）過(guò)程中揮發(fā)性固體物質(zhì)降低，能夠衡量堆肥化程度。在適宜條件下，當(dāng)揮發(fā)性固體含量高時(shí)（堆肥早期），微生物有大量能夠利用能源，使堆體溫度升高，伴隨揮發(fā)性固體含量降低，堆體溫度降低。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第31頁(yè)第31頁(yè)堆肥腐熟度評(píng)價(jià)化學(xué)指標(biāo)

指標(biāo)（2）腐熟堆肥特征值特點(diǎn)與局限淀粉堆肥產(chǎn)品中不含淀粉易于檢測(cè)；不含淀粉是堆肥腐熟必要條件而非充分條件。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第32頁(yè)第32頁(yè)在堆肥過(guò)程中，最易降解有機(jī)質(zhì)可能被微生物用作能源而最終消失，所以一些研究者認(rèn)為它們是最有用參數(shù)。堆肥原料中普通含有3類碳水化合物，即：糖、淀粉和纖維素。在堆肥過(guò)程中，糖首先消失，接著是淀粉，最終才是纖維素。淀粉和可溶性糖是堆肥原料中經(jīng)典易降解有機(jī)質(zhì)，易被微生物利用。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第33頁(yè)第33頁(yè)堆肥腐熟度評(píng)價(jià)化學(xué)指標(biāo)

指標(biāo)（3）腐熟堆肥特征值特點(diǎn)與局限5日生化需氧量（BOD5）20~40g/kgBOD5反應(yīng)是堆肥過(guò)程中可被微生物利用有機(jī)物量；對(duì)于不一樣原料指標(biāo)無(wú)法統(tǒng)一；且測(cè)定方法復(fù)雜、費(fèi)時(shí)。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第34頁(yè)第34頁(yè)有試驗(yàn)證實(shí)，當(dāng)每千克固體物料中生化需氧量少于50~55g/kg時(shí)，堆肥溫度達(dá)不到60℃。在最初堆肥高溫期，生化需氧量降低很快。堆料不一樣理化特征對(duì)于生化需氧量影響很大。有些固體廢物原始值就較低，使得這一參數(shù)與上述揮發(fā)性固體相類似，對(duì)于不一樣原料指標(biāo)無(wú)法統(tǒng)一，而且對(duì)于生化需氧量測(cè)定，方法復(fù)雜、費(fèi)時(shí)，不能及時(shí)反饋產(chǎn)品結(jié)果，從而影響對(duì)操作過(guò)程控制。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第35頁(yè)第35頁(yè)堆肥腐熟度評(píng)價(jià)化學(xué)指標(biāo)

指標(biāo)（4）腐熟堆肥特征值特點(diǎn)與局限pH值8~9測(cè)定較簡(jiǎn)單；pH值受堆肥原料和條件影響，只能最為堆肥腐熟一個(gè)必要條件。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第36頁(yè)第36頁(yè)許多研究者提出，pH值能夠作為評(píng)價(jià)堆肥腐熟程度一個(gè)指標(biāo)。堆肥物料或發(fā)酵早期，pH值為弱酸到中性，普通為6.5~7.5。腐熟堆肥普通呈弱堿性，pH值在8~9左右。不過(guò)pH值亦受堆肥物料和條件影響，只能作為堆肥腐熟一個(gè)必要條件，而不是充分條件。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第37頁(yè)第37頁(yè)堆肥腐熟度評(píng)價(jià)化學(xué)指標(biāo)

指標(biāo)（5）腐熟堆肥特征值特點(diǎn)與局限水溶性碳（WSC）WSC＜6.5g/kg水溶性成份才能被微生物所利用；WSC指標(biāo)測(cè)定尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第38頁(yè)第38頁(yè)堆肥腐熟度評(píng)價(jià)化學(xué)指標(biāo)

指標(biāo)（6）腐熟堆肥特征值特點(diǎn)與局限WSC/WSNWSC/WSN趨于5~6一些原料（如污泥）初始WSC/WSN＜6。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第39頁(yè)第39頁(yè)堆肥腐熟度評(píng)價(jià)化學(xué)指標(biāo)

指標(biāo)（7）腐熟堆肥特征值特點(diǎn)與局限C/N比15~20：1腐熟堆肥C/N比趨向于微生物菌體C/N比，即16左右；一些原料初始C/N比不足16，難以作為廣泛參數(shù)使用。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第40頁(yè)第40頁(yè)堆肥腐熟度評(píng)價(jià)化學(xué)指標(biāo)

指標(biāo)（8）腐熟堆肥特征值特點(diǎn)與局限WSC/ONWSC/ON＜2WSC含量較少，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確性較差。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第41頁(yè)第41頁(yè)堆肥腐熟度評(píng)價(jià)化學(xué)指標(biāo)

指標(biāo)（9）腐熟堆肥特征值特點(diǎn)與局限NH4+-NNH4+-N＜0.4g/kgNH4+-N改變趨勢(shì)組主要取決與溫度、pH值、堆肥材料中氨化細(xì)菌活性、通風(fēng)條件和氮源條件影響。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第42頁(yè)第42頁(yè)堆肥腐熟度評(píng)價(jià)化學(xué)指標(biāo)

指標(biāo)（10）腐熟堆肥特征值特點(diǎn)與局限NH4+-N/（NO2-+NO3-）NH4+-N/（NO2-+NO3-）＜3堆肥過(guò)程中伴伴隨顯著硝化反應(yīng)過(guò)程，測(cè)定快速簡(jiǎn)單；硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量受堆肥原料和堆肥工藝影響。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第43頁(yè)第43頁(yè)研究發(fā)覺(jué)，隨堆肥進(jìn)程發(fā)展硝酸鹽表現(xiàn)出一定改變趨勢(shì)，輔以其它參數(shù)，NO3-能夠作為評(píng)價(jià)堆肥腐熟度簡(jiǎn)單而有力參數(shù)之一。因?yàn)椴灰粯游锪峡侼及NH3-N含量存在一定差異，極難用其絕對(duì)值來(lái)描述堆肥腐熟程度。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第44頁(yè)第44頁(yè)堆肥腐熟度評(píng)價(jià)化學(xué)指標(biāo)

指標(biāo)（11）腐熟堆肥特征值特點(diǎn)與局限陽(yáng)離子交量（CEC）

CEC是反應(yīng)堆肥吸附陽(yáng)離子能力和數(shù)量主要容量指標(biāo)；不一樣堆料之間CEC改變范圍太大。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第45頁(yè)第45頁(yè)研究發(fā)覺(jué)，在不一樣初始物料好氧堆肥過(guò)程中，陽(yáng)離子交換量都會(huì)伴隨堆肥腐殖化過(guò)程發(fā)展而逐步增加。腐殖質(zhì)（腐殖酸）中陽(yáng)離子交換量增加一樣遵照這么規(guī)律。經(jīng)過(guò)研究不一樣堆肥原料堆肥過(guò)程發(fā)覺(jué)，因?yàn)槎逊试喜灰粯?，腐熟堆肥?yáng)離子交換量值改變范圍很大。由此可見(jiàn)CEC適用性還有待深入研究。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第46頁(yè)第46頁(yè)堆肥腐熟度評(píng)價(jià)化學(xué)指標(biāo)

指標(biāo)（12）腐熟堆肥特征值特點(diǎn)與局限CEC/TOCCEC/TOC＞1.9（CEC＞60）CEC/TOC代表堆肥腐殖化程度；CEC/TOC顯著受堆肥和堆肥過(guò)程影響。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第47頁(yè)第47頁(yè)堆肥腐熟度評(píng)價(jià)化學(xué)指標(biāo)

指標(biāo)（13）腐熟堆肥特征值特點(diǎn)與局限腐殖化參數(shù)（HI）HI＞3應(yīng)用各種腐殖化參數(shù)可評(píng)價(jià)有機(jī)廢物堆肥穩(wěn)定性；堆肥過(guò)程中，新腐殖質(zhì)形成時(shí)，已經(jīng)有腐殖質(zhì)可能會(huì)發(fā)生礦化。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第48頁(yè)第48頁(yè)腐殖質(zhì)物質(zhì)（總腐殖酸碳，CHS；胡敏酸碳，CHA；富里酸碳，CFA；胡敏素碳，CNFA；）等參數(shù)相繼被提出。深入研究發(fā)覺(jué)，未腐熟堆肥中還有高水平富里酸以及低水平胡敏酸，伴隨物料降解腐熟富里酸含量降低或不變，但產(chǎn)生大量胡敏酸，所以能夠經(jīng)過(guò)胡敏酸與富里酸比值即腐殖指數(shù)（CHA/CFA）指示總有機(jī)碳百分含量,并作為堆肥腐熟度判斷指標(biāo)之一。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第49頁(yè)第49頁(yè)堆肥腐熟度評(píng)價(jià)化學(xué)指標(biāo)

指標(biāo)（14）腐熟堆肥特征值特點(diǎn)與局限腐殖化程度（DH）

DH值受含水量等堆肥條件和原料影響較大。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第50頁(yè)第50頁(yè)腐殖化過(guò)程是指能夠促使新鮮有機(jī)物材料中產(chǎn)生芳香族和脂肪族高分子化合物降解后，其基團(tuán)進(jìn)行化學(xué)再綜合和再聚合生物化學(xué)過(guò)程。腐殖化程度作為腐熟度一個(gè)指標(biāo)，表示腐熟過(guò)程中腐殖酸改變，經(jīng)過(guò)計(jì)算腐殖質(zhì)占有機(jī)碳百分比來(lái)判斷堆肥腐熟程度。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第51頁(yè)第51頁(yè)堆肥腐熟度評(píng)價(jià)化學(xué)指標(biāo)

指標(biāo)（15）腐熟堆肥特征值特點(diǎn)與局限生物可降解指數(shù)（IB）IB≦2.4該指標(biāo)僅考慮了堆肥時(shí)間和原料性質(zhì)，未考慮堆腐條件，如通風(fēng)量和連續(xù)時(shí)間。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第52頁(yè)第52頁(yè)生物學(xué)指標(biāo)堆料中微生物活性改變及對(duì)植物生長(zhǎng)影響慣用以評(píng)價(jià)堆肥腐熟度，這些指標(biāo)主要有呼吸作用、生物活性及種子發(fā)芽率。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第53頁(yè)第53頁(yè)堆肥腐熟度評(píng)價(jià)生物學(xué)指標(biāo)

指標(biāo)（1）腐熟堆肥特征值特點(diǎn)與局限

呼吸作用比耗氧速率＜0.5mgO2/（gVS·h）微生物耗氧速率改變反應(yīng)了堆肥過(guò)程中微生物活性改變；氧含量在線監(jiān)測(cè)快速、簡(jiǎn)單

。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第54頁(yè)第54頁(yè)堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第55頁(yè)第55頁(yè)堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第56頁(yè)第56頁(yè)堆肥腐熟度評(píng)價(jià)生物學(xué)指標(biāo)

指標(biāo)（2）腐熟堆肥特征值特點(diǎn)與局限

生物活性試驗(yàn)

反應(yīng)微生物活性參數(shù)有酶活性和ATP；這些參數(shù)應(yīng)用尚需深入研究。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第57頁(yè)第57頁(yè)堆肥腐熟度評(píng)價(jià)生物學(xué)指標(biāo)

指標(biāo)（3）腐熟堆肥特征值特點(diǎn)與局限

利用微生物評(píng)價(jià)

不一樣堆肥時(shí)期微生物群落結(jié)構(gòu)隨堆溫不一樣而改變；堆肥中某種微生物存在是否及其數(shù)量多少并不能指示堆肥腐熟程度。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第58頁(yè)第58頁(yè)堆肥腐熟度評(píng)價(jià)生物學(xué)指標(biāo)

指標(biāo)（4）腐熟堆肥特征值特點(diǎn)與局限

發(fā)芽試驗(yàn)發(fā)芽指數(shù)（GI）：80%~85%植物生長(zhǎng)試驗(yàn)應(yīng)是評(píng)價(jià)堆肥腐熟度最終和最具說(shuō)服力方法；不一樣植物對(duì)植物毒性承受能力和適應(yīng)性有差異。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第59頁(yè)第59頁(yè)P(yáng)lantPerformanceTestsI-PlantBiomassTestsforcompostedproducts水芹堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第60頁(yè)第60頁(yè)番茄黃瓜堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第61頁(yè)第61頁(yè)II-TOPS+ROOTSPOTSTUDIES堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第62頁(yè)第62頁(yè)堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第63頁(yè)第63頁(yè)III-Exised/WashedRootletBioassays堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第64頁(yè)第64頁(yè)III.HerbicideResidueBioassays堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第65頁(yè)第65頁(yè)IV.LEMNABIOASSAYS浮萍堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第66頁(yè)第66頁(yè)堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第67頁(yè)第67頁(yè)堆肥腐熟度評(píng)價(jià)其它指標(biāo)

光譜學(xué)分析最普遍利用光譜法是13C-核磁共振光譜法和紅外光譜法以及元素分析法。紅外光譜法能夠區(qū)分化合物特征官能團(tuán)，13C-核磁共振法可提供有機(jī)分子骨架信息，能更敏感反應(yīng)碳所處化學(xué)環(huán)境細(xì)微差異，為測(cè)定復(fù)雜有機(jī)物提供幫助。有了碳譜化學(xué)位移及其它必要分析數(shù)據(jù)，基本上能夠確定有機(jī)物結(jié)構(gòu)。用于檢測(cè)堆肥腐熟度方法中，這幾個(gè)方法應(yīng)用前景很好，但所需設(shè)備昂貴。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第68頁(yè)第68頁(yè)堆肥腐熟度評(píng)價(jià)其它指標(biāo)

明膠測(cè)試法明膠測(cè)試法已經(jīng)有對(duì)應(yīng)產(chǎn)品面世，測(cè)試方法為：將一定堆料（約250mL）放入特制杯子中，在將其密封前把一個(gè)塑料測(cè)試測(cè)試器放入其中。該測(cè)試器中有一條化學(xué)明膠能夠和杯中堆料所釋放CO2反應(yīng)并改變顏色，最終將明膠顏色與對(duì)應(yīng)顏色表對(duì)照即可得出結(jié)論。普通是將對(duì)照表顏色分為8個(gè)級(jí)別，從生堆料級(jí)別1到腐熟堆肥級(jí)別8。其特點(diǎn)是：操作簡(jiǎn)便快捷，僅4h就能夠得出結(jié)果，不過(guò)成本造價(jià)高。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第69頁(yè)第69頁(yè)堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第70頁(yè)第70頁(yè)堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第71頁(yè)第71頁(yè)堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第72頁(yè)第72頁(yè)堆肥腐熟度評(píng)價(jià)其它指標(biāo)

自熱測(cè)試法該方法就是將1L左右新鮮堆肥樣品（裝滿一瓶）放入一個(gè)絕熱真空瓶中，經(jīng)過(guò)觀察天天凈溫度增加值來(lái)判斷堆肥是否抵達(dá)了穩(wěn)定和腐熟。穩(wěn)定和腐熟堆肥有很小凈溫度增加值。最多需要測(cè)試時(shí)間是6天。評(píng)定堆肥腐熟度最廉價(jià)，最簡(jiǎn)便方法。這個(gè)方法特點(diǎn)是：所需設(shè)備簡(jiǎn)單易得、可操作性強(qiáng)，一次投資，能夠重復(fù)使用。這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于歐洲堆肥廠，在北美很多地域也作為一個(gè)衡量堆肥腐熟度標(biāo)準(zhǔn)。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第73頁(yè)第73頁(yè)堆肥腐熟度評(píng)價(jià)其它指標(biāo)

腐熟度綜合評(píng)價(jià)方法

人們對(duì)堆肥腐熟度、穩(wěn)定性評(píng)價(jià)通常采取某一指標(biāo)值來(lái)衡量。伴隨人們對(duì)堆肥化過(guò)程深入認(rèn)識(shí)，實(shí)際堆肥是一個(gè)非常復(fù)雜有機(jī)物降解過(guò)程，同時(shí)堆肥工藝及原料復(fù)雜多樣，用單一參數(shù)較難確定堆肥化學(xué)及生物學(xué)穩(wěn)定性，這些指標(biāo)都不是孤立，而是相互影響相互制約，單一指標(biāo)無(wú)法全方面反應(yīng)實(shí)際堆肥過(guò)程腐熟、穩(wěn)定化特征，應(yīng)由幾個(gè)或多個(gè)參數(shù)如表現(xiàn)指數(shù)、碳氮比降解率、平均耗氧速率、微生物量、氨氮改變率等指標(biāo)共同確定。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第74頁(yè)第74頁(yè)研究者普遍認(rèn)為，利用化學(xué)方法、生物活性和植物毒性分析等伎倆，對(duì)堆肥腐熟和穩(wěn)定做多方面監(jiān)測(cè)較為可靠。通常，化學(xué)方法提供堆肥基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，其中水溶性有機(jī)化合物分析及C/N比最為慣用。生物活性測(cè)試經(jīng)過(guò)對(duì)呼吸作用、微生物量及酶學(xué)研究，可反應(yīng)堆肥穩(wěn)定性，其中呼吸作用是較為成熟評(píng)定堆肥穩(wěn)定性方法。植物毒性分析中發(fā)芽指數(shù)測(cè)定較為快速、簡(jiǎn)便，普通只用于評(píng)定堆肥腐熟性。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第75頁(yè)第75頁(yè)伴隨分析技術(shù)和微生物技術(shù)發(fā)展，先進(jìn)、快捷堆肥評(píng)定方法不停出現(xiàn)，堆肥生產(chǎn)和使用者可依據(jù)實(shí)際情況，選擇適當(dāng)評(píng)定方法。同時(shí)交叉學(xué)科興起，在腐熟度判斷研究方面，眾多研究者將數(shù)學(xué)、生物學(xué)及物候?qū)W等融入到了堆肥工程之中，給此領(lǐng)域注入了生機(jī)。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第76頁(yè)第76頁(yè)美國(guó)加州堆肥質(zhì)量協(xié)會(huì)（CaliforniaCompostQualityCouncil，CCQC）采取以下方法判斷堆肥腐熟度：將C/N比25：1作為強(qiáng)制性指標(biāo)，再?gòu)腁、B兩組中最少各選出一個(gè)參數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)。A組中參數(shù)包含CO2產(chǎn)生速率或呼吸作用、比耗氧速率和自升溫檢測(cè)；B組包含NH4+-N/NO3--N、NH4+-N含量、揮發(fā)性有機(jī)酸含量和植物生長(zhǎng)試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)這種方法將堆肥分為充分腐熟、腐熟和未腐熟堆肥三類。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第77頁(yè)第77頁(yè)物理學(xué)指標(biāo)較為直觀易于監(jiān)測(cè)，能夠定性描述堆肥過(guò)程所處狀態(tài)，有利于評(píng)價(jià)化學(xué)指標(biāo)合理性；化學(xué)指標(biāo)提供堆肥基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，其中水溶性有機(jī)化合物分析及C/N比值最為慣用；核磁共振MNR，紅外光譜等儀器引入和利用揭示了堆肥微觀物質(zhì)結(jié)構(gòu)改變，并可對(duì)化學(xué)指標(biāo)合理性做出評(píng)判，不過(guò)儀器高昂費(fèi)用妨礙了其廣泛利用;生物學(xué)指標(biāo)能夠綜合反應(yīng)堆肥實(shí)用性，是評(píng)價(jià)堆肥腐熟度最具說(shuō)服力方法，其中呼吸速率、種子發(fā)芽指數(shù)是較為成熟方法。正確評(píng)價(jià)堆肥腐熟度是一個(gè)復(fù)雜問(wèn)題，一些評(píng)價(jià)參數(shù)確實(shí)定還有爭(zhēng)議。采取各種分析方法測(cè)定多個(gè)指標(biāo)，然后依據(jù)這些指標(biāo)綜合分析堆肥腐熟情況，將化學(xué)指標(biāo)與生物學(xué)指標(biāo)結(jié)合起來(lái)評(píng)價(jià)堆肥腐熟度是今后研究方向。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第78頁(yè)第78頁(yè)三、堆肥腐熟度標(biāo)準(zhǔn)堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第79頁(yè)第79頁(yè)其中包含對(duì)產(chǎn)品外觀目測(cè)測(cè)定、有效活菌數(shù)測(cè)定、有機(jī)質(zhì)測(cè)定、水分測(cè)定、pH值測(cè)定、糞大腸菌群數(shù)測(cè)定、蛔蟲(chóng)卵死亡率測(cè)定、重金屬As、Cd、Pb、Cr、Hg測(cè)定和N-P2O5-K2O含量等項(xiàng)目標(biāo)測(cè)定。

堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第80頁(yè)第80頁(yè)堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第81頁(yè)第81頁(yè)CCQC-加利福尼亞州堆肥質(zhì)量委員會(huì)也含有一系列測(cè)定堆肥穩(wěn)定性類似程序用于堆肥產(chǎn)品審批（表9-8）。這些標(biāo)準(zhǔn)要求全部堆肥樣品C：N比小于25：1，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)在一些情況下并不準(zhǔn)確，如對(duì)于葉廢物初始C：N比就很高。在魁北克，BNQ不允許單獨(dú)使用呼吸強(qiáng)度作為堆肥穩(wěn)定性檢測(cè)。散料堆肥呼吸強(qiáng)度必須限制在天天每kg揮發(fā)性固體物質(zhì)500mg以內(nèi)；而袋裝堆肥則要在300mg以內(nèi)。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第82頁(yè)第82頁(yè)此規(guī)范把堆肥劃分為兩類，用于反應(yīng)堆肥內(nèi)含物性質(zhì)。A類堆肥（含有低金屬含量）應(yīng)用沒(méi)有限制；而B(niǎo)類（含有高金屬含量）則含有較為嚴(yán)格限制。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第83頁(yè)第83頁(yè)在很多情況下，判定一個(gè)堆肥產(chǎn)品是否抵達(dá)穩(wěn)定，不但取決與結(jié)果本身，也一樣取決與所選擇測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范測(cè)試，會(huì)產(chǎn)生一些與事實(shí)不符結(jié)果，有時(shí)會(huì)有某一個(gè)不穩(wěn)定堆肥樣品被評(píng)定為已腐熟情況發(fā)生。因?yàn)橐罁?jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)（由一系列嚴(yán)格不一樣程度標(biāo)準(zhǔn)組成），即使有兩種測(cè)試檢測(cè)出堆肥材料未穩(wěn)定，但仍可認(rèn)為此堆肥產(chǎn)品抵達(dá)腐熟。普遍認(rèn)為現(xiàn)存堆肥穩(wěn)定性監(jiān)管條例不夠嚴(yán)謹(jǐn)和清楚，全部堆肥產(chǎn)品必須含有一個(gè)統(tǒng)一腐熟標(biāo)準(zhǔn)，以預(yù)防堆肥化過(guò)程中潛在毒性中間產(chǎn)物進(jìn)入周圍環(huán)境。產(chǎn)品化學(xué)成份直接影響到其應(yīng)用范圍。另首先在確保生物和環(huán)境安全基礎(chǔ)上，堆肥質(zhì)量要依據(jù)原材料性質(zhì)及其預(yù)期應(yīng)用范圍而制訂不一樣標(biāo)準(zhǔn)。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第84頁(yè)第84頁(yè)堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第85頁(yè)第85頁(yè)堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第86頁(yè)第86頁(yè)堆肥中重金屬堆肥在土地利用中其重金屬環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)一直都是人們擔(dān)心問(wèn)題。在天津市污灌區(qū)環(huán)境質(zhì)量普查中發(fā)覺(jué),大量施用污泥土壤中汞、鎘、鉛含量顯著積累,東郊區(qū)趙沽里園田常年施用污泥后,蔬菜中葉菜類鎘含量高達(dá)27mg/kg,果菜類鉛含量達(dá)15mg/kg。堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第87頁(yè)第87頁(yè)堆肥中重金屬堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第88頁(yè)第88頁(yè)堆肥科學(xué)與技術(shù)講義課件第89頁(yè)第89頁(yè)重金屬對(duì)環(huán)境危害不但與其總量相關(guān),還與其化學(xué)形態(tài)親密相關(guān)。在重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中,