农作物秸秆处理处置与资源化
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2.3 秸秆堆沤还田技术

秸秆堆沤还田是农作物秸秆无害化处理和肥料化利用的重要途径。在传统农业生产中,秸秆堆沤和粪肥积造,尤其是两者的混合堆肥,是耕地肥料的主要来源,对种植业生产的发展起着至关重要的作用。在现代农业生产中,随着化肥的大量施用,秸秆堆沤还田逐渐被人们忽视,加之其他秸秆还田方式没有得到推广应用,导致土壤有机质减少,土壤肥力下降,严重制约着农作物产量和品质的提高。由于时代发展的要求,秸秆堆沤还田已经不是主要的还田方式,但其在高效有机肥和秸秆批量化处理方面仍将发挥重要作用。

2.3.1 农作物秸秆自然发酵堆沤还田技术

2.3.1.1 技术简介

这是一种我国农村普遍采用的方法,是中低产田改良土壤、培肥地力的一项重要措施。该技术直接把农作物秸秆堆放在地面上,与牲畜粪尿充分混匀后密封,使其自然发酵。这项技术最大的优点是简单方便,但是由于发酵温度较低,因此发酵时间较长,降解的效果也较差。若要缩短堆肥时间,可以采取添加发酵菌营养液和降解菌的措施。

秸秆等有机物的堆沤,根据含水量的多少可分为两大类。一是沤肥还田。如果水分较多,物料在淹水(或污泥、污水)条件下发酵,就是沤肥的过程。沤肥是嫌气性常温发酵,在全国各地尤其是南方较为普遍。秸秆沤肥制作简便,选址要求不严,田边地头、房前屋后均可沤制。但沤肥肥水流失、渗漏严重,在雨季更是如此,对水体和周边环境造成污染。同时,由于沤肥水分含量多,又比较污浊,用其作腐熟有机肥料使用较为不便。二是堆肥还田。把秸秆堆放在地表或坑池中,并保持适量的水分,经过一定时间的堆积发酵生成腐熟的有机肥料,该过程就是堆肥。秸秆堆沤,伴随着有机物的分解会释放大量的热量,沤堆温度升高,一般可达60~70℃。秸秆腐熟矿化,释放出的营养成分可满足作物生长的需求。同时,高温将杀灭各种对作物生长有害的寄生虫卵、病原菌、害虫等。秸秆堆沤发酵也有利于降解消除对作物有毒害作用的有机酸类、多酚类以及对植物生长有抑制作用的物质等,保障了有机腐熟肥的使用安全。传统秸秆堆沤还田见图2-5。

图2-5 传统秸秆堆沤还田

2.3.1.2 秸秆自然堆沤技术分类

(1)平地堆沤法和半坑式堆沤法

秸秆平地堆沤一般堆高2m,堆宽3~4m,堆长视材料多少而定。秸秆松散,通常1亩农田的秸秆体积在10m3左右,按堆高2m计,堆沤1亩农田的秸秆约占地5m2,加上沤堆翻倒占地和操作场地,总占地约10m2。秸秆平地堆沤时,在地面上先铺15cm厚的混合材料,然后在其上用木棍放井字形通风沟,各交叉处立木棍,堆好封泥后拔去木棍,即成通气孔。堆肥高出坑沿1m为宜,如此一个坑基本上可堆沤1亩农田的秸秆。

普通堆肥的配料以玉米秸秆、牛马粪、人粪尿和细土为主,按3∶1∶1∶5的质量比例混合,逐层堆积。有机物料混合后,调节水分,使物料含水量达到50%左右。堆后一个月翻倒一次,促使堆内外材料腐熟一致[14]

(2)坑埋式堆沤法

挖适宜深度的堆沤坑,将秸秆填到坑中,盖土自然腐熟。堆沤物与土壤充分接触,即使没有氮素养分和发酵活性微生物的添加,也有大量土壤微生物参与秸秆的分解过程。10cm厚的堆沤物覆盖一层土壤,如此夹层式堆积沤制,可以减少苍蝇和臭味的影响,即使在住宅附近也可以利用空地堆沤。坑埋式堆沤要注意雨季积水对堆沤物的影响。

(3)装袋堆沤腐熟法

该方法简单实用,将铡碎的秸秆装入适当大且结实的塑料袋中,束口码放即可。为更好地给微生物创造一个适宜的活动环境,夏季最好用黑色塑料袋,冬季最好用透明塑料袋。需要注意的是,装袋堆沤时适当混入一些土壤,以增加腐熟过程中微生物参与活动的量,并有利于水分和臭味的调控。作为促进腐熟的添加物,可以加适量的油渣、米糠以及硫酸铵等。例如,45L大小的塑料袋中加40L的秸秆,可混合2~3kg土、200g油渣和50g硫酸铵。装袋堆沤也要适当翻倒,并控制水分,以保证均匀腐熟。

(4)夹层式堆沤法

夹层式堆沤法又称三明治式堆沤法(图2-6),堆沤前,要根据需要制备相应尺寸的堆沤筐。首先,在筐的底层铺放20cm厚的碎秸秆(整秸秆铡成10~20cm长短即可),洒水后踩实;然后铺撒一些畜禽粪便(如果是干粪,需要喷洒适量的水)、米糠、油渣、肥料等,再铺放一层碎秸秆……如此一层碎秸秆、一层畜禽粪便,形成夹层式堆积。最上层是畜禽粪便。堆满筐后,盖1~2cm厚的土,再盖上压板,并用塑料布盖好防雨,压上镇石等重物,即完成夹层式堆沤的建造。

图2-6 夹层式秸秆堆沤示意

(5) “四合一”暖芯堆沤法

人粪尿、畜禽粪便、作物秸秆、土等分别按10%、40%、30%、20%的比例混合拌匀,加足够水分保证湿度达60%,即构成“四合一”湿粪。在空闲地上取干秸秆点燃,待火燃尽,立即用干畜粪和秸秆将火堆埋好,厚度约20cm;然后把混合好的“四合一”堆沤料堆培其上,厚度约为30cm,要求暖堆不漏气、不跑热。待第一层堆沤料腐熟到外层时,再堆培第二层堆沤料……如此依次堆培,直到把所有的“四合一”堆沤料用完。最后培一层20cm的湿土,以增加保温。在整个堆培过程中,一定要自然堆放,防止缺水。待热量传递到保温、保湿土层时,要及时翻堆,以防腐熟过度。腐熟好的堆肥呈黑绿色,有臭味。整个堆制过程10~15d。此方法最适宜温室大棚堆培所需有机肥的快速腐熟[15]

2.3.2 秸秆堆沤腐熟技术

堆沤是微生物分解有机物的过程,堆肥技术是集成远古时代的经验不断孕育发展而成的微生物管理技术,目的是最大限度地运用微生物的作用分解秸秆和畜禽粪便等有机物料,使其腐熟成为有机肥,以适合现代种植业生产的需要。秸秆堆肥的关键技术是确保微生物处于良好的生存环境,包括微生物生存所需要的营养物质、碳氮比、水分、空气等。

2.3.2.1 秸秆堆沤腐熟过程

秸秆堆沤是一个有大量微生物参与活动的、复杂的生物化学过程。在秸秆堆沤过程中,直接相关的微生物主要是好氧性微生物和一部分厌氧性微生物。秸秆的基本成分是纤维素、半纤维素和木质素。由于秸秆各组成部分结构上的差异性,参与分解的微生物种类及其作用在秸秆分解的各阶段皆有所不同。任何秸秆的堆沤腐解都可分为三个时期,即糖分解期(堆沤初期)、纤维素分解期(堆沤中期)、木质素分解期(堆沤后期)。因此,通过控制与调节秸秆分解过程中微生物活动所需要的条件,就可以控制秸秆分解过程。

(1)堆沤初期:糖分解期

堆沤初期,好氧性微生物丝状菌和细菌快速繁殖,主要分解秸秆中的糖、淀粉、氨基酸和蛋白质等易分解物质。由于微生物的快速繁殖,将不断产生并积累越来越多的热量。

(2)堆沤中期:纤维素分解期

随着堆沤温度升高,进入纤维素、半纤维素分解的纤维素分解期。堆沤温度一般达到60℃以上,放线菌等高温微生物分解半纤维素,大量消耗氧气,逐渐形成厌氧环境,进而纤维素厌氧分解替代半纤维素分解。半纤维素和纤维素分解达到高峰后,沤堆内的温度逐渐下降,开始进入木质素分解期。

(3)堆沤后期:木质素分解期

木质素分解主要由担子菌作用。该阶段富含纤维素分解的中间产物,加之堆沤温度降低等,形成了有利于微生物繁殖的环境条件,使微生物种类趋于多样化,并产生跳虫、蚯蚓等小动物。

2.3.2.2 秸秆堆沤腐熟的技术要点

(1)营养源及碳氮比的调控

秸秆堆沤需要人为调控,从而为微生物提供一个良好的生存环境。环境调控的关键是控制微生物营养源的碳氮比和水分含量。在有机料堆沤过程中,微生物生长需要碳源,蛋白质合成需要氮源,而且对氮的需求量远远大于其他矿物营养成分。碳氮比过低,在有机物料分解过程中将产生大量的NH3,腐臭强烈,并导致氮元素损失,降低堆肥的肥效。初始碳氮比过高(高于35∶1),氮素养分相对缺乏,细菌、丝状菌、放线菌和担子菌等微生物的繁殖活性受到抑制,有机物降解速度减慢,堆肥时间加长,同时也容易引起堆腐产物的碳氮比过高,作为有机肥施用可能导致土壤的“氮营养饥饿”,危害作物的生长。当碳氮比为(20~30)∶1时,水分含量60%是堆沤最适宜的条件。

秸秆的碳氮比通常在(60~90)∶1。在秸秆堆沤时,应适当加入人畜粪尿等含氮量较高的有机物质或适量的氮素化肥,把其碳氮比调节到适宜的范围内,以利于微生物繁殖和活动,缩短堆肥时间。添加畜禽粪便调节堆沤秸秆的碳氮比也是通常采用的方法。畜禽粪便的碳氮比在(12~22)∶1之间。鸡粪、鸭粪的碳氮比较低,一般在(12~15)∶1之间;羊粪、猪粪一般在(16~18)∶1之间;马粪和牛粪的碳氮比较高,一般在(19~22)∶1之间。使用牲畜尿调节秸秆堆沤碳氮比,虽然尿中含有大量的氮和钾,但同时也含有较多的盐分,堆沤使用时需要加以考虑。为促进秸秆发酵进程,添加氮素把发酵物料的碳氮比调整为(20~30)∶1最为适宜。

(2)水分和空气

适宜的水分含量和空气条件对于秸秆的堆沤至关重要。水分含量过高,形成厌氧环境,好氧菌繁殖受到抑制,容易产生堆腐臭和养分损失。水分含量过低,会抑制微生物活性,使分解过程减慢。最适宜的水分含量一般在60%左右,用手使劲攥湿润过的秸秆,有湿润感但没有水滴出,基本可以确定为水分含量适宜。

空气条件同样影响微生物活性。氧气不足,影响微生物对秸秆的氧化分解过程。良好的好氧环境能够维持微生物的呼吸,加快秸秆的堆沤腐熟过程。但如果沤堆的疏松通气性过大,容易引起水分蒸发,形成过度干燥条件,也会抑制微生物的活性。较为适宜的秸秆堆沤容积比为固体40%、气体30%、水分30%。最佳容重判定值应保持在500~700kg/m3的范围。

堆沤秸秆的粗细程度与空气条件有直接关系。铡切较短的秸秆,微生物作用的表面积增大,微生物繁殖速度和秸秆腐熟进度较快,秸秆熟化的均匀度较高。但堆沤秸秆铡切过短,不仅会增加加工成本,而且会因自身重量的作用减少了物料间的空隙,沤堆中通透性恶化,导致好氧微生物的活性和数量降低,分解速度慢,产生堆腐臭。一般秸秆铡切长短以不小于5cm较为适宜。

(3)温度

秸秆腐熟堆沤微生物活动需要的适宜温度为40~65℃。保持堆肥温度55~65℃一个星期左右,可促使高温微生物强烈分解有机物;然后维持堆肥温度40~50℃,以利于纤维素分解,促进氨化作用和养分的释放。在碳氮比、水分、空气和粒径大小等均处于适宜状态的情况下,依靠微生物的活动能够使堆沤中心温度保持在60℃左右,使秸秆快速熟化,并能高温灭杀堆沤物中的病原菌和杂草种子。

(4)pH值

大部分微生物适合在中性或微碱性(pH值为6~8)条件下活动。秸秆堆沤必要时要加入相当于其重量2%~3%的石灰或草木灰调节其pH值。加入石灰或草木灰还可破坏秸秆表面的蜡质层,加快腐熟进程。也可加入一些磷矿粉、钾钙肥和窑灰钾肥等用于调节堆沤秸秆的pH值。

2.3.3 常见秸秆腐熟菌剂及使用

传统的秸秆简易堆沤技术速度慢,劳动强度大,为了使秸秆堆沤还田省工、省时,在现代农业生产过程中,常采用添加各种生物菌剂的方式,结合对碳氮比、温度、水分等环境因子的调控,使秸秆得以快速腐熟。

秸秆快速腐熟还田常用微生物菌剂有酵素菌、催腐剂和速腐剂三大类,这些都是具有广谱性的良好菌剂,它们的使用方法和使用剂量根据处理的秸秆种类不同会有所不同。

2.3.3.1 酵素菌

酵素菌(BYM)是由日本岛本家族研制成功的农业酵素。1994年,山东省潍坊市率先从日本引进酵素菌原菌、酵素菌扩大菌、酵素菌肥料和酵素菌饲料生产技术。当时,在我国农业部登记时,只登记了优势种7种,其中细菌3种、酵母菌2种、丝状菌2种,而后我国有16个省、直辖市从日本陆续重复引进酵素菌及相关产品生产技术。那时,主要是生产酵素菌肥料,曾一度成为微生物肥料的主导产品。

酵素菌堆沤秸秆是一种利用好氧微生物进行秸秆发酵制取肥料的方法。酵素菌是一类能够产生多种酶的混合微生物菌群,主要包括好(兼)氧细菌、放线菌和真菌等组成的有益微生物群体。酵素菌堆肥原理是秸秆物料经过接菌堆制后,其间隙中就会长出好氧性细菌和霉菌,这些微生物利用物料间隙中的氧气分解糖类进行新陈代谢以维持自身生理活动并释放出CO2,新陈代谢过程中释放的热量有助于秸秆物料进一步分解,使糖类在酵母菌的作用下转化成酒精。在堆腐过程中要及时翻堆,保证氧气供应充足,使好氧性细菌、酵母菌、霉菌及放线菌等能快速生长繁殖,微生物量增多,秸秆物料不断得到分解、发酵及熟化,最终形成优质的堆肥。酵素菌不仅能够分解农作物秸秆等各种有机物料,而且能够分解土壤中残留的化肥、农药等化学成分,还能够分解沸石、页岩等矿物质。酵素菌在分解发酵过程中能够生成多种维生素、核酸、菌体蛋白等物质,能够有效提高秸秆的营养价值。

(1)酵素菌的特点

酵素菌是一种特殊的菌种组合,主要有以下几个特点。

1)好氧性强 酵素菌由一些好氧性或兼性微生物组成,繁殖速度快,抗杂菌能力强。所以利用酵素菌原菌生产酵素菌扩大菌、生产酵素菌肥料和生产酵素菌饲料,均采用开放式生产技术及工艺,秸秆堆沤亦是如此。

2)氧化分解发酵能力强,升温快 即使在严冬季节,接菌后采用简单的辅助措施,就可以开始发酵升温,发酵成功。

3)互补性好 酵素菌在菌种组合过程中,考虑了不同时间的作用互补,在一定程度上减缓了因少数菌株退化而导致产品质量下降的影响,因而能长期使用。

(2)堆沤方法

酵素菌可用于各种秸秆如稻草、麦秸、玉米秸等物料的快腐堆沤。一般来说,每堆沤1000kg秸秆,需用酵素菌2.5kg,同时与15kg米糠和1.2kg红糖混合均匀后使用。有条件的可以放灶灰75kg、磷肥50kg和一定量的尿素、人畜粪尿等。米糠和红糖是菌种的营养,添加尿素或人畜粪尿的目的是调整碳氮比,添加灶灰的目的是调整pH值,添加磷肥能够提高堆肥的养分含量。

用鲜秸秆堆肥时,先将秸秆在堆肥池外喷水湿透,使含水量达到50%~60%,摊成约30cm厚,然后依次将米糠等添加物与酵素菌混合后均匀铺撒在秸秆上;然后再堆一层秸秆,再撒一层菌种,如此往复。堆制完成后,堆高一般为1.8~2m,体积不小于10m3,顶部呈圆拱形,顶端用塑料薄膜覆盖,防止雨水淋入。若是干秸秆,应先将秸秆切碎,然后用水浸泡或在草堆上淋水,使干秸秆含水量保持在65%左右。

(3)酵素菌秸秆堆肥的优点

优点主要包括:a.酵素菌中含有多种有益微生物和多种酶;b.堆肥产品有机质含量高,氮、磷、钾三元素含量均衡;c.堆肥过程中能够杀死部分病原菌及虫卵和草籽;d.能够提高农作物产量,改善农作物品质,提高抗病虫害能力;e.无毒、无污染、环境友好,可以分解农药残留物及毒素。

2.3.3.2 催腐剂

(1)催腐剂堆肥技术原理

催腐剂是化学技术与生物技术相结合的科技产品。其技术原理是根据微生物菌群中钾细菌、氨化细菌、磷细菌、放线菌等有益微生物的营养需求,以有机物(包括作物秸秆、杂草、有机生活垃圾等)为培养基,选用能够满足有益微生物营养要求的化学药品配制成定量N、P、K、Ca、Mg、Fe、S等营养的化学制剂,能够有效改善有益微生物的生态环境,加速秸秆中有机物的腐解。秸秆催腐剂的主要作用是提高天然有益微生物的繁殖速率,加速生物分解粗纤维、粗蛋白的同时,释放大量热量,从而快速提高堆温,可使堆温高达55℃。微生物分解释放的大量热量能够杀灭秸秆中的致病菌、杂草种子及病虫卵,促进秸秆腐烂分解,生产出高品质的有机肥。与普通碳铵堆肥相比,催腐剂堆肥可使肥料有机质含量提高54.9%,速效氮提高10.3%,速效磷提高76.9%,速效钾提高68.3%,而且采用催腐剂堆肥能定向培养有益土壤微生物(如钾细菌、放线菌等),增大活性有益微生物在堆肥中的比例,把堆肥转化成高效活性生物有机肥。

(2)催腐剂堆沤方法

催腐剂堆肥应选在靠近水源的场所,地头、路旁等平坦地带。堆沤步骤如下:先将秸秆与水按照1∶1.7的比例充分湿透后,用喷雾器将溶解的催腐剂喷洒于秸秆表面,然后将秸秆堆成宽1.5m、高1m左右的条垛,用泥浆或塑料布密封,防止水分蒸发、养分流失。由于冬季气温较低时微生物的代谢活性不高,为了缩短秸秆堆腐时间,可以在秸秆堆上加盖一层厚约1.5cm的薄膜用来保温。

2.3.3.3 速腐剂

秸秆速腐剂是在“301菌剂”的基础上发展起来的,是一种由多种高效有益微生物和数十种酶类及无机添加剂组成的复合菌剂。加入速腐剂后,秸秆在微生物分泌的大量的纤维素酶作用下,其中的粗纤维被快速分解为葡萄糖。

秸秆速腐剂主要由以下两部分组成。

①以分解纤维素能力较强的腐生真菌为中心的秸秆腐熟剂,质量500g,占速腐剂总量的80%。它属于高湿性菌种,在堆沤秸秆时可产生60℃以上的高温,20d时间即可将各类秸秆堆腐成有机肥料。

②由固氮、有机磷、无机磷细菌和钾细菌组成的增肥剂,质量为200g(每种菌均为50g),这类细菌生长的适宜温度为30~40℃,在翻倒肥堆时加入,以提高堆肥肥效。

2.3.4 代表性农作物秸秆堆沤还田技术流程

2.3.4.1 玉米秸秆快速堆沤还田技术

(1)用废弃地堆沤技术模式

选择靠近水源的田间、地头、空闲地,可采取平地式、半坑式或深坑式。平地式堆宽一般2m左右,堆高1.5~2m;半坑式一般坑深0.5~1m,坑底宽1.7~2m;深坑式一般坑深2m左右,坑底宽1.7~2m,长度视秸秆量多少而定。堆沤时将充分浸透的秸秆分三层堆积,第一、二层厚度分别为50~60cm,第三层30~40cm,分别在各层撒施生物菌剂和尿素,用量比由下至上分别为4∶4∶2(一般堆沤1000kg秸秆用1kg菌剂和5kg尿素),最后用泥封堆,泥厚约2cm,防止水分蒸发、堆温扩散和养分流失。

(2)就地堆沤技术模式

秋季玉米收获后, 将就地粉碎的玉米秸秆青体堆成堆,分层加入生物菌剂、尿素和水,覆土堆沤十几天后撒施耕翻,作小麦底肥使用。可解决由于秸秆直接还田量大而造成的与小麦苗期争水、争肥问题,保证小麦苗全、苗壮。主要由以下技术环节组成。

1)秸秆粉碎 用秸秆粉碎机将玉米秸秆粉碎至3~4cm长度。

2)添加畜禽粪便和腐熟剂 一般每50kg秸秆加入腐熟粪便或沼渣、沼液15~20kg,混匀后堆积发酵。腐熟剂按照说明书推荐量使用,此外,每1000kg秸秆需要添加5kg尿素。待玉米秸秆吸足水分后,压实,堆成50cm高,并把腐熟剂和尿素均匀地撒于上面,再堆50cm高后均匀撒腐熟剂和尿素,以后每层高度40cm左右。

3)封严 堆积好后,用泥将物料堆封严。

4)翻耕 将腐熟的秸秆均匀地撒在地里,立即进行深耕、耙地,使秸秆进一步腐熟。

2.3.4.2 稻草秸秆快速腐解还田技术

1)收割 一种是留高茬收割,尾草留于田间,稻草全量还田;另一种是低茬收割,脱粒后全量还田。

2)施肥 将需要施加的有机肥和无机肥作为基肥施于田中。

3)施用秸秆腐熟剂 根据秸秆腐熟剂推荐使用量施用,均匀撒于田间,施用时田间应保持水层2~3cm。

4)抛秧 腐熟剂施用以后,农田静置1d,即可进行抛秧。抛秧时,田面应保持一定的水层,留高茬稻田和稻草条状覆盖水层较浅,为2~3cm;稻草全田覆盖的稻田水层较深,为5cm左右,以淹没稻草为准,确保秧根与水接触。

2.3.4.3 油菜秸秆堆沤腐熟还田技术

油菜秸秆堆沤腐熟还田是指在油菜收获后,应用秸秆快速腐熟剂和尿素调整秸秆碳氮比,将分散在田角地边的油菜秸秆集中堆沤腐熟还田。

一般每亩油菜产生秸秆150kg左右,在田角地边集中留10m2的空田,作为秸秆堆沤区,建成堆底宽2m、长4m、高1m的秸秆堆沤发酵堆(图2-7)。每亩油菜秸秆加入生物腐熟剂2~3kg,配入尿素5kg、磷肥5kg。秸秆堆沤发酵堆堆高一般1m左右,共堆4层,每层25cm。第一层将油菜秸秆铺于堆底,浇水使秸秆湿度达到见水不流水(秸秆浸湿),料面撒尿素、磷肥、腐熟剂总量的2/10;第二、三层堆高25cm左右,按上述方法分别撒尿素、磷肥、腐熟剂的6/10,第四层堆高25cm,撒尿素、磷肥、腐熟剂的2/10,最后用秸秆10cm封顶,加黑色塑料薄膜覆盖,堆制20~25d后即成为秸秆发酵肥,可以还田[11]

图2-7 油菜秸秆堆沤发酵堆

2.3.5 秸秆堆沤进程判定

随着秸秆堆沤进程的深化,堆沤物料随之发生阶段性、特征性的变化,因此需要密切观察,经常判定。考虑实地条件、经费及时间等问题,一般采用一些更直接、简便的判定方法和标准,现介绍如下。

2.3.5.1 物理特性判定法

秸秆堆沤腐熟程度,一般考虑颜色、形状、气味、水分含量、堆沤温度、堆沤时间、翻倒次数和通气措施等要素进行综合判定(见表2-3)。综合各项权重判定点数的合计值,30分以下判定为未腐熟,31~80分判定为中度腐熟,81分以上判定为完全腐熟。

表2-3 秸秆堆沤腐熟程度物理特性判定标准  

(1)颜色、形状、气味的判定(各10分)

颜色、形状、气味伴随堆沤腐熟进程各阶段特性变化直观,需要经常留意观察。好氧微生物活动旺盛,可以观察到白色丝状菌丝体以及孢子。

(2)水分(10分)

随着堆沤温度升高、水分蒸发,堆物沤水分含量减少。由于堆沤表层干燥,要求水分判定分别取30~50cm和70~90cm的物料。用力攥捏物料,在手掌的附着很少,能够判定堆沤物料水分含量为50%左右。

(3)堆沤温度(20分)

用温度计测定堆沤中的温度,分别测定堆沤30~50cm和70~90cm处的温度,如果温度上升不够理想,可以判定:a.秸秆已经腐熟,堆沤温度逐渐降低;b.水分不足或空气条件不佳,微生物活动缓慢。

(4)堆沤时间(20分)和翻倒次数(10分)

堆沤时间的长短和翻倒次数可以根据记录判定。翻倒时机应根据不同季节室外温度情况酌情实施,冬季室外温度较低,过度翻倒将抑制微生物的代谢活动。

2.3.5.2 堆沤温度判定法

在秸秆堆沤过程中,堆沤温度有先上升、后下降、翻倒之后再上升的变化;随着秸秆腐熟程度的深化,堆沤温度的变化幅度变小。因此,可以根据秸秆堆沤过程中堆沤温度的上述变化规律判定秸秆的腐熟程度。

判定方法是用温度计分别测定堆沤30~50cm深和70~90cm深的温度。若堆沤翻倒后温度不再上升,即可判定秸秆已经腐熟。需要注意的是,翻倒时堆沤中水分过多或过少以及堆沤过小等都会影响堆沤中的温度升高。

2.3.5.3 硝态氮含量判定法

堆沤秸秆腐熟过程,初期伴随着秸秆分解产生铵态氮,后期铵态氮转化为硝态氮,因此,可以根据堆沤物料中硝态氮含量的多少,判定堆沤秸秆的腐熟程度。

判定方法是准备一个200mL的塑料瓶,塑料瓶中加100mL纯水,再加入堆沤料约50g,用手振荡数回后,静置10min;将硝酸离子试纸浸入上清液,观察试纸颜色,若显色指示硝态氮生成,可以判定秸秆已经腐熟,反之亦然。

2.3.5.4 蚯蚓判定法

未腐熟完全的秸秆中含有酚类和氨气体,对蚯蚓活动有趋避影响,观察蚯蚓在堆沤物中的行动特性,能够判定秸秆放热腐熟程度。

判定方法是在塑料容器中装入1/3左右的堆沤物,并加水使其含水量达到60%~70%;将蚯蚓放入容器中,用黑布遮光或在遮光室内放置,保持室温20~25℃,1d之后观察蚯蚓的行动和色调。蚯蚓放入容器后要逃避,并在放置1d后死亡,判定此堆沤秸秆处于未腐熟状态;蚯蚓放入容器后多少有些不安,放置1d后色泽发生变化、行动迟缓,判定此堆沤秸秆处于中度腐熟状态;蚯蚓放入容器后很快钻入堆沤物中,放置1d后没有发生变化,活动有力,判定此堆沤秸秆已完全腐熟。在过分潮湿的堆沤物中,短时间内蚯蚓会认为是降雨所致,有逃离的行动。因此,用蚯蚓判定堆沤物的腐熟程度,需要特别注意控制好水分条件。此外,蚯蚓喜好中性和弱酸性环境,在用蚯蚓判定秸秆腐熟程度的同时,可用pH试纸测定堆沤秸秆的酸碱度。