Nguyên tắc ủ phân hữu cơ

1. Khái quát chung

Bất kỳ loại sản xuất phân hữu cơ chất lượng cao nào đủ tiêu chuẩn đều phải trải qua quá trình lên men ủ phân.Ủ phân hữu cơ là quá trình trong đó các chất hữu cơ được vi sinh vật phân giải và ổn định trong những điều kiện nhất định để tạo ra sản phẩm phù hợp với mục đích sử dụng đất.

Ủ phân hữu cơ, một phương pháp cổ xưa và đơn giản để xử lý chất thải hữu cơ và làm phân bón, đã thu hút được nhiều sự quan tâm ở nhiều quốc gia vì ý nghĩa sinh thái của nó cũng như mang lại lợi ích cho sản xuất nông nghiệp.Người ta đã báo cáo rằng các bệnh phát sinh từ đất có thể được kiểm soát bằng cách sử dụng phân hữu cơ đã phân hủy làm luống gieo hạt.Sau giai đoạn ủ ở nhiệt độ cao, số lượng vi khuẩn đối kháng có thể đạt đến mức rất cao, khó phân hủy, ổn định và cây trồng dễ hấp thụ.Trong khi đó, hoạt động của vi sinh vật có thể làm giảm độc tính của kim loại nặng trong một phạm vi nhất định.Có thể thấy, ủ phân hữu cơ là phương pháp sản xuất phân hữu cơ sinh học đơn giản và hiệu quả, có lợi cho sự phát triển của nền nông nghiệp sinh thái. 

Tại sao phân hữu cơ hoạt động như thế này?Sau đây là mô tả chi tiết hơn về các nguyên tắc ủ phân hữu cơ:

 2. Nguyên tắc ủ phân hữu cơ

2.1 Chuyển hóa chất hữu cơ trong quá trình ủ phân

Quá trình biến đổi chất hữu cơ trong phân hữu cơ dưới tác dụng của vi sinh vật có thể được tóm tắt thành hai quá trình: một là quá trình khoáng hóa chất hữu cơ, tức là quá trình phân hủy chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn giản, hai là quá trình làm ẩm chất hữu cơ, tức là quá trình phân hủy và tổng hợp chất hữu cơ để tạo ra chất hữu cơ đặc biệt phức tạp hơn-mùn.Hai quá trình được thực hiện đồng thời nhưng ngược chiều.Trong các điều kiện khác nhau, cường độ của mỗi quá trình là khác nhau.

2.1.1 Khoáng hóa chất hữu cơ

• Phân hủy chất hữu cơ không chứa nitơ

Các hợp chất polysaccharid (tinh bột, cellulose, hemicellulose) trước hết bị thủy phân thành monosaccharid nhờ các enzym thủy phân do vi sinh vật tiết ra.Các sản phẩm trung gian như rượu, axit axetic, axit oxalic không dễ tích tụ, cuối cùng tạo thành CO₂ và H₂O, đồng thời giải phóng nhiều nhiệt năng.Nếu thông gió không tốt, dưới tác dụng của vi sinh vật, monosacarit sẽ bị phân hủy chậm, sinh nhiệt kém và tích tụ một số sản phẩm trung gian là axit hữu cơ.Trong điều kiện vi sinh vật kỵ khí có thể sinh ra các chất khử như CH₄, H₂.

• Phân hủy chất hữu cơ chứa nitơ

Chất hữu cơ chứa nitơ trong phân hữu cơ bao gồm protein, axit amin, alkaloid, hummus, v.v.Trừ mùn, hầu hết đều dễ bị phân hủy.Ví dụ, protein, dưới tác dụng của protease do vi sinh vật tiết ra, sẽ phân hủy từng bước, tạo ra các loại axit amin khác nhau, sau đó tạo thành muối amoni và nitrat tương ứng thông qua quá trình amoni hóa và nitrat hóa, có thể được thực vật hấp thụ và sử dụng.

• Chuyển hóa các hợp chất hữu cơ chứa phốt pho trong phân compost

Dưới tác dụng của nhiều loại vi sinh vật hoại sinh, tạo thành axit photphoric, axit này trở thành chất dinh dưỡng mà cây trồng có thể hấp thụ và sử dụng.

• Chuyển hóa chất hữu cơ chứa lưu huỳnh

Chất hữu cơ có chứa lưu huỳnh trong phân ủ, thông qua vai trò của vi sinh vật để tạo ra hydro sunfua.Hydro sunfua dễ tích tụ trong môi trường khí không ưa khí và nó có thể gây độc cho thực vật và vi sinh vật.Nhưng trong điều kiện thông gió tốt, hydro sunfua bị oxy hóa thành axit sunfuric dưới tác dụng của vi khuẩn lưu huỳnh và phản ứng với gốc phân trộn để tạo thành sunfat, không chỉ loại bỏ độc tính của hydro sunfua mà còn trở thành chất dinh dưỡng lưu huỳnh mà thực vật có thể hấp thụ.Trong điều kiện thông gió không tốt, quá trình sunfat hóa xảy ra làm mất H₂S và gây ngộ độc cho cây.Trong quá trình lên men ủ phân, có thể cải thiện độ thông khí của phân ủ bằng cách thường xuyên đảo trộn phân ủ, do đó có thể loại bỏ được chất chống lưu huỳnh.

• Chuyển đổi lipid và các hợp chất hữu cơ thơm

Chẳng hạn như tanin và nhựa, rất phức tạp và chậm phân hủy, đồng thời các sản phẩm cuối cùng cũng là CO₂ và nước Lignin là một hợp chất hữu cơ ổn định có chứa các nguyên liệu thực vật (như vỏ cây, mùn cưa, v.v.) trong quá trình ủ phân.Rất khó bị phân hủy vì cấu trúc phức tạp và nhân thơm.Trong điều kiện thông gió tốt, nhân thơm có thể được chuyển đổi thành các hợp chất quinoid thông qua hoạt động của nấm và Actinomycetes, đây là một trong những nguyên liệu thô để tái tổng hợp mùn.Tất nhiên, các chất này sẽ tiếp tục bị phân hủy trong một số điều kiện nhất định.

Tóm lại, quá trình khoáng hóa chất hữu cơ được ủ có thể cung cấp chất dinh dưỡng tác dụng nhanh cho cây trồng và vi sinh vật, cung cấp năng lượng cho hoạt động của vi sinh vật và chuẩn bị nguyên liệu cơ bản cho quá trình làm ẩm chất hữu cơ được ủ.Khi ủ phân hữu cơ do các vi sinh vật hiếu khí chiếm ưu thế, chất hữu cơ nhanh chóng khoáng hóa để tạo ra nhiều carbon dioxide, nước và các chất dinh dưỡng khác, phân hủy nhanh chóng và triệt để, đồng thời giải phóng nhiều năng lượng nhiệt. Sự phân hủy chất hữu cơ chậm và thường không hoàn toàn, giải phóng ít hơn năng lượng nhiệt, và các sản phẩm phân hủy là ngoài các chất dinh dưỡng thực vật, rất dễ tích lũy axit hữu cơ và các chất khử như CH₄, H₂S, PH₃, H₂, v.v.Do đó, việc đảo trộn phân ủ trong quá trình lên men cũng nhằm thay đổi kiểu hoạt động của vi sinh vật để loại bỏ các chất có hại.

2.1.2 Sự ẩm hóa chất hữu cơ

Có nhiều giả thuyết về sự hình thành mùn, có thể tạm chia làm 2 giai đoạn: giai đoạn 1, khi các chất hữu cơ bị phân hủy để tạo thành nguyên liệu cấu tạo nên các phân tử mùn, giai đoạn 2, polyphenol bị oxy hóa thành quinon. bởi Polyphenol oxidase do vi sinh vật tiết ra, sau đó quinone được ngưng tụ với axit amin hoặc peptide để tạo thành monome mùn.Do phenol, quinin, axit amin đa dạng, ngưng tụ lẫn nhau không giống nhau nên sự hình thành các monome mùn cũng đa dạng.Trong các điều kiện khác nhau, các monome này tiếp tục ngưng tụ để tạo thành các phân tử có kích thước khác nhau.

2.2 Chuyển hóa kim loại nặng trong quá trình ủ phân

Bùn đô thị là một trong những nguyên liệu thô tốt nhất để ủ phân và lên men vì nó chứa nhiều chất dinh dưỡng và chất hữu cơ cho sự phát triển của cây trồng.Nhưng bùn đô thị thường chứa kim loại nặng, những kim loại nặng này thường bao gồm thủy ngân, crom, cadmium, chì, asen, v.v.Các vi sinh vật, đặc biệt là vi khuẩn và nấm đóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển hóa sinh học các kim loại nặng.Mặc dù một số vi sinh vật có thể thay đổi sự hiện diện của kim loại nặng trong môi trường, làm cho hóa chất trở nên độc hại hơn và gây ra các vấn đề nghiêm trọng về môi trường, hoặc cô đặc kim loại nặng và tích lũy qua chuỗi thức ăn.Nhưng một số vi khuẩn có thể giúp cải thiện môi trường bằng cách loại bỏ kim loại nặng khỏi môi trường thông qua các hành động trực tiếp và gián tiếp.Quá trình biến đổi HG bằng vi sinh vật bao gồm ba khía cạnh, đó là quá trình metyl hóa thủy ngân vô cơ (Hg₂+), khử thủy ngân vô cơ (Hg₂+) thành HG0, phân hủy và khử metyl thủy ngân và các hợp chất thủy ngân hữu cơ khác thành HG0.Những vi sinh vật có khả năng chuyển đổi thủy ngân vô cơ và hữu cơ thành thủy ngân nguyên tố được gọi là vi sinh vật kháng thủy ngân.Mặc dù vi sinh vật không thể phân hủy kim loại nặng nhưng chúng có thể làm giảm độc tính của kim loại nặng bằng cách kiểm soát con đường chuyển hóa của chúng.

2.3 Quá trình ủ và lên men

Ủ phân là một hình thức ổn định chất thải, nhưng nó đòi hỏi độ ẩm đặc biệt, điều kiện sục khí và vi sinh vật để tạo ra nhiệt độ thích hợp.Nhiệt độ được cho là cao hơn 45 °C (khoảng 113 độ F), đủ cao để vô hiệu hóa mầm bệnh và tiêu diệt hạt cỏ dại.Tốc độ phân hủy chất hữu cơ còn sót lại sau khi ủ hợp lý thấp, tương đối ổn định và cây trồng dễ hấp thụ.Mùi hôi có thể giảm đi rất nhiều sau khi ủ phân.

Quá trình ủ phân có sự tham gia của nhiều loại vi sinh vật khác nhau.Do nguyên liệu và điều kiện thay đổi nên số lượng các loại vi sinh vật cũng thay đổi liên tục nên không có vi sinh vật nào luôn chiếm ưu thế trong quá trình ủ phân compost.Mỗi môi trường có cộng đồng vi sinh vật cụ thể và sự đa dạng của vi sinh vật cho phép ủ phân để tránh sự sụp đổ của hệ thống ngay cả khi điều kiện bên ngoài thay đổi.

Quá trình ủ phân chủ yếu do vi sinh vật thực hiện, là cơ quan chính của quá trình lên men ủ phân.Các vi sinh vật tham gia vào quá trình ủ phân hữu cơ đến từ hai nguồn: một số lượng lớn vi sinh vật đã có trong chất thải hữu cơ và một loại vi sinh vật cấy nhân tạo.Trong những điều kiện nhất định, các chủng này có khả năng phân hủy mạnh một số chất thải hữu cơ và có đặc tính hoạt động mạnh, lan truyền nhanh, phân hủy chất hữu cơ nhanh, có thể đẩy nhanh quá trình ủ phân, rút ​​​​ngắn thời gian phản ứng ủ phân.

Quá trình ủ phân thường được chia thành hai loại ủ hiếu khí và ủ kỵ khí.Ủ hiếu khí là quá trình phân hủy các vật liệu hữu cơ trong điều kiện hiếu khí và các sản phẩm chuyển hóa của nó chủ yếu là carbon dioxide, nước và nhiệt;ủ kỵ khí là quá trình phân hủy các vật liệu hữu cơ trong điều kiện kỵ khí, các chất chuyển hóa cuối cùng của quá trình phân hủy kỵ khí là metan, carbon dioxide và nhiều chất trung gian có trọng lượng phân tử thấp, chẳng hạn như axit hữu cơ.

Các loài vi sinh vật chính tham gia vào quá trình ủ phân là vi khuẩn, nấm và xạ khuẩn.Ba loại vi sinh vật này đều có vi khuẩn ưa nhiệt và vi khuẩn ưa nhiệt.

Trong quá trình ủ, quần thể vi sinh vật thay đổi luân phiên như sau: Quần xã vi sinh vật nhiệt độ thấp và trung bình chuyển thành quần xã vi sinh vật nhiệt độ trung bình và cao, quần xã vi sinh vật nhiệt độ trung bình và cao chuyển thành quần xã vi sinh vật nhiệt độ trung bình và thấp.Khi kéo dài thời gian ủ, vi khuẩn giảm dần, xạ khuẩn tăng dần, nấm mốc và nấm men cuối quá trình ủ giảm đáng kể.

Quá trình lên men của phân hữu cơ có thể được chia thành bốn giai đoạn:

2.3.1 Trong giai đoạn gia nhiệt

Trong giai đoạn đầu của quá trình ủ phân, các vi sinh vật trong phân ủ chủ yếu ở nhiệt độ vừa phải và môi trường tốt, trong đó phổ biến nhất là vi khuẩn không bào tử, vi khuẩn bào tử và nấm mốc.Chúng bắt đầu quá trình lên men của phân hữu cơ và phân hủy mạnh mẽ các chất hữu cơ (như đường đơn, tinh bột, protein, v.v.) trong điều kiện môi trường tốt, tạo ra nhiều nhiệt và liên tục tăng nhiệt độ của phân hữu cơ, tăng từ khoảng 20 °C (khoảng 68 độ F) đến 40 °C (khoảng 104 độ F) được gọi là giai đoạn sốt, hay giai đoạn nhiệt độ trung gian.

2.3.2 Ở nhiệt độ cao

Các vi sinh vật ưa ấm dần dần thay thế các loài ưa ấm và nhiệt độ tiếp tục tăng, thường trên 50 °C (khoảng 122 độ F) trong vòng vài ngày, chuyển sang giai đoạn nhiệt độ cao.Ở giai đoạn nhiệt độ cao, xạ khuẩn ưa nhiệt và nấm ưa nhiệt trở thành loài chủ yếu.Chúng phân hủy các chất hữu cơ phức tạp trong phân trộn, chẳng hạn như cellulose, hemicellulose, pectin, v.v.Nhiệt tăng lên và nhiệt độ của phân ủ tăng lên 60 °C (khoảng 140 độ F), điều này rất quan trọng để đẩy nhanh quá trình ủ phân.Ủ phân hữu cơ không đúng cách, chỉ có thời gian nhiệt độ cao rất ngắn, hoặc không có nhiệt độ cao, do đó quá trình chín rất chậm, trong thời gian nửa năm trở lên không ở trạng thái chín một nửa.

2.3.3 Trong giai đoạn làm nguội

Sau một thời gian nhất định trong giai đoạn nhiệt độ cao, hầu hết các chất cellulose, hemicellulose, pectin đã bị phân hủy, để lại các thành phần phức tạp khó phân hủy (ví dụ lignin) và mùn mới hình thành, hoạt động của vi sinh vật giảm sút. và nhiệt độ giảm dần.Khi nhiệt độ giảm xuống dưới 40 °C (khoảng 104 độ F), vi sinh vật ưa ấm trở thành loài chiếm ưu thế

Nếu giai đoạn làm mát diễn ra sớm, điều kiện ủ phân không lý tưởng và quá trình phân hủy nguyên liệu thực vật không đủ.Tại thời điểm này có thể lật đống, trộn vật liệu đống, để nó tạo ra nhiệt thứ hai, sưởi ấm, để thúc đẩy quá trình ủ phân.

2.3.4 Giai đoạn ủ chín và bảo quản phân bón

Sau khi ủ, thể tích giảm dần và nhiệt độ của phân ủ cao hơn nhiệt độ không khí một chút, khi đó cần nén chặt phân ủ dẫn đến trạng thái yếm khí và làm yếu quá trình khoáng hóa các chất hữu cơ, để giữ phân bón.

Tóm lại, quá trình lên men của phân hữu cơ là quá trình trao đổi chất và sinh sản của vi sinh vật.Quá trình trao đổi chất của vi sinh vật là quá trình phân hủy chất hữu cơ.Sự phân hủy chất hữu cơ tạo ra năng lượng, thúc đẩy quá trình ủ phân, làm tăng nhiệt độ và làm khô chất nền ẩm ướt.

 
Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi hoặc nhu cầu nào khác, vui lòng liên hệ với chúng tôi bằng các cách sau:
whatsapp: +86 13822531567
Email: sale@tagrm.com