堆肥技术与品质对土壤管理的影响

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1、堆肥技術與品質對土壤管理的影響崔砢明志科技大學環安系助理教授前言鑑於化學肥料和農藥被大量的使用，造成食品的安全受到疑慮，再加上世人對永續紛展的日益重視，使得有機農業的推廣，愈來愈受到國人的歡迎。根據農委會的定義：「有機農業是遵守自然資源循環永續利用原則，不允許使用合成化學物質，強調水土資源保育與生態平衡之管理系統，並達到生產自然安全農產品目標之農業。」為了維持土壞的肥力，有機農業採用了堆肥、綠肥、或輪耕等方式，以提高有機生產的產值。雖然這些有機農業技術都已有相當的歷史，但是其中的堆肥法是直到20世紀，才隨著科學技術的發展與對徵生物系統的更加瞭解，漸漸地成為一門有系統的學料

2、，而可以藉由工程的方法加以控制堆肥的過程與品質（李和張，2005）。不當堆肥恐有害農作物堆肥雖然可提高土壤的肥力，然而，堆肥法也是一種常被用來作為固體廢棄物處理的一種方法。雖然許多固體廢棄物可藉由堆肥法進行回收再利用，但若堆肥的原物料或操作製程有所不當，所生產出來的堆肥，卻仍有可能對農作物的生長與人體的健康，帶來負面的影響。因此，本篇文章主要是針對堆肥程序應注意的事項，作一概略的整理；同時也將針對一些非主流的有機農業耕種方式，作一簡單的討論。堆肥資材與主要操作因子堆肥的原料包括從成分多樣的城市垃圾、污泥、廚餘，到組成較為單一的農林廢棄物、禽畜糞便、以及食品加工廢棄物等。這

3、些原料組成，有些具有大量的纖維素與木質索、有些具有高的含水率、有些含有致病的蟲卵和細菌、有些則含有過高的有害重金屬，所以針對不同的堆肥質材，需加入不同的添加物，以提高堆肥的速度與品質。堆肥過程中所加入的添加物可包含：調理劑以增加質材的膨鬆度與通氣性，同時也可調整質材的C/N比；營養添加劑（或稱起爆劑，starter）如易分解的糖類或營養源，以增加堆肥剛開始的活性；接種劑以提高初期物料中高效微生物的總數；pH調節劑以維持堆肥過程的pH值；重金屬鈍化劑以減少推肥中可交換態的重金屬含量（柴等，2005）。堆肥製備的方法，可依堆肥設備型式的不同，分類為簡易堆積發酵法與攪拌送風發酵

4、法（陳文卿，2001）。簡易堆積發酵法又可細分為堆肥舍、簡易發酵槽、堆肥盤、只通風但不攪拌的箱型發酵設備。攪拌送風發酵法則可進一步細分為鐵剷式與風道式的堆積式堆肥設備，與鏟斗式、螺旋鑽式、多段旋漿式、移動板式、儲倉式等型的機械式翻堆設備（經濟部工業局，2007）。而根據作用微生物對氧氣的要求的不同，則可分為好氧的高溫堆肥與厭氧堆肥法（曾等，2005）。雖然最早的科學化堆肥方式，是採用厭氧的印多爾程序（lndoreProcess），將堆肥資材堆成1.5m高的土堆，隔數月才翻堆1～2次；然而，由於好氧堆肥法可加速微生物的生長，提高廢棄物降解的速度，進而在高溫下消滅原物料中的致

5、病菌及雜草種子，所以近年來的堆肥方式，還是以好氧堆肥為主，在有些地區如歐盟，甚至規定堆肥化過程僅限定於好氧堆肥。好氧堆肥關鍵因素通風供氣通風供氣是好氧堆肥的重要因素之一，其主要的目的，除了提供足夠的氧氣以提高好氧微生物的活性外，也可籍由供氣量的控制，以進行堆肥過程中溫度的調控（李和張，2005）。在堆肥過程初期，中溫菌微生物分解有機物而釋放出熱量，這些熱量使堆肥溫度上升。當溫度上升到55～60℃時，中溫菌受到抑制，嗜熱菌大量的繁殖並造成溫度的明顯提高，使堆肥發酵直接由中溫進入高溫，也正是在這一個溫度範圍內，堆肥中的寄生蟲與病原菌被殺死。然而高溫堆肥的溫度，一般是建議不要超

6、過60℃，因為溫度過高會過度消耗有機質，降低堆肥的品質。此外，過高的溫度也會促成微生物進入孢子階段，而會降低微生物的活性。為了避免堆肥的溫度過高，可藉由適當的通風供氣與添加水量，以調整堆肥中的溫度。微生物需要從周圍環境中不斷吸收水分以維持其生長代謝活動，且微生物只能攝取溶解性養分，所以如何控制適當的含水率，是決定好氧堆肥過程中，有機物分解速率及微生物生長繁殖的重要關鍵因素之一。理論上理想的水分含量應接近100%（李和張，2005），但是含水率過高，會造成原料被緊縮或其內部游離空隙被水分填充，而影響空氣的擴散，造成有機物供氧不足而出現厭氧的狀態；且含水率過高，會造成堆肥發酵

7、所產生的熱量，多半消耗於水分的蒸發，而無法達到高溫堆肥的要求。根據大量的研究結果顯示，堆肥中最合適的含水率約在50%～60%為最好，不過在控制含水率的過程中，需注意原物料本身的含水率，以及原物料的顆粒大小與孔隙度，決定是否需要加入額外的調理膨鬆劑，以維持堆肥堆結構的完整性與多孔性。適合堆肥揮發性物質含量介於20％～80％堆肥過程是一個利用微生物降解有機物的生物化學過程，在一般的堆肥過程中，有機物變化或降解總是遵循著下列規則：可溶性的有機物質如糖類常是優先被降解，然後是蛋白質的降解、纖維素等物質的降解往往是逐步完成的（柴等，20