مبدأ تخمير السماد العضوي

1. نظرة عامة

يجب أن يمر أي نوع من أنواع إنتاج السماد العضوي المؤهل عالي الجودة بعملية التخمير.السماد هو عملية يتم فيها تحلل المادة العضوية وتثبيتها بواسطة الكائنات الحية الدقيقة في ظل ظروف معينة لإنتاج منتج مناسب لاستخدام الأرض.

لقد جذبت عملية التسميد ، وهي طريقة قديمة وبسيطة لمعالجة النفايات العضوية وصنع الأسمدة ، الكثير من الاهتمام في العديد من البلدان نظرًا لأهميتها البيئية ، كما أنها تعود بفوائد على الإنتاج الزراعي.تم الإبلاغ عن أن الأمراض التي تنتقل عن طريق التربة يمكن السيطرة عليها باستخدام السماد المتحلل كبذور.بعد مرحلة ارتفاع درجة الحرارة في عملية التسميد ، يمكن أن يصل عدد البكتيريا المعادية إلى مستوى عالٍ جدًا ، وليس من السهل التحلل ، والاستقرار ، وسهل الامتصاص بواسطة المحاصيل.وفي الوقت نفسه ، فإن عمل الكائنات الحية الدقيقة يمكن أن يقلل من سمية المعادن الثقيلة في نطاق معين.يمكن ملاحظة أن التسميد هو طريقة بسيطة وفعالة لإنتاج السماد العضوي الحيوي ، وهو أمر مفيد لتنمية الزراعة البيئية. 

لماذا يعمل السماد مثل هذا؟فيما يلي وصف أكثر تفصيلاً لمبادئ التسميد:

 2. مبدأ تخمير السماد العضوي

2.1 تحويل المادة العضوية أثناء عملية التسميد

يمكن تلخيص تحول المادة العضوية في السماد تحت تأثير الكائنات الحية الدقيقة إلى عمليتين: الأولى هي تمعدن المادة العضوية ، أي تحلل المواد العضوية المعقدة إلى مواد بسيطة ، والأخرى هي عملية ترطيب المواد العضوية ، أي تحلل وتركيب المواد العضوية لإنتاج مادة عضوية خاصة أكثر تعقيدًا - الدبال.يتم تنفيذ العمليتين في نفس الوقت ولكن في الاتجاه المعاكس.في ظل ظروف مختلفة ، تختلف شدة كل عملية.

2.1.1 تمعدن المواد العضوية

• تحلل المواد العضوية الخالية من النيتروجين

يتم تحلل مركبات السكاريد (النشا ، السليلوز ، الهيميسليلوز) أولاً إلى السكريات الأحادية بواسطة الإنزيمات المتحللة بالماء التي تفرزها الكائنات الحية الدقيقة.لم يكن من السهل تراكم المنتجات الوسيطة مثل الكحول وحمض الأسيتيك وحمض الأكساليك ، وشكلت أخيرًا CO₂ و H₂O ، وأطلقت الكثير من الطاقة الحرارية.إذا كانت التهوية سيئة ، تحت تأثير الميكروب ، فإن السكاريد الأحادي سوف يتحلل ببطء ، وينتج حرارة أقل ، ويتراكم بعض المنتجات الوسيطة - الأحماض العضوية.في ظل ظروف الكائنات الحية الدقيقة المقاومة للغازات ، يمكن إنتاج مواد مختزلة مثل CH₄ و H₂.

• التحلل من المواد العضوية المحتوية على النيتروجين

تشتمل المواد العضوية المحتوية على النيتروجين في السماد على البروتين والأحماض الأمينية والقلويدات والحمص وما إلى ذلك.باستثناء الدبال ، يتحلل معظمها بسهولة.على سبيل المثال ، يتحلل البروتين ، تحت تأثير البروتياز الذي يفرزه الكائن الدقيق ، خطوة بخطوة ، وينتج أحماض أمينية مختلفة ، ثم يشكل ملح الأمونيوم والنترات على التوالي من خلال معالجة الأمونيا والنترات ، والتي يمكن أن تمتصها النباتات وتستخدمها.

• تحويل المركبات العضوية المحتوية على الفوسفور في السماد

تحت تأثير مجموعة متنوعة من الكائنات الحية الدقيقة الرمية ، يشكل حمض الفوسفوريك ، والذي يصبح مادة مغذية يمكن للنباتات امتصاصها والاستفادة منها.

• تحويل المواد العضوية المحتوية على الكبريت

المادة العضوية المحتوية على الكبريت في السماد ، من خلال دور الكائنات الحية الدقيقة في إنتاج كبريتيد الهيدروجين.من السهل أن يتراكم كبريتيد الهيدروجين في بيئة الغازات الكارهة ، ويمكن أن يكون سامًا للنباتات والكائنات الحية الدقيقة.ولكن في ظل ظروف جيدة التهوية ، يتأكسد كبريتيد الهيدروجين إلى حمض الكبريتيك تحت تأثير بكتيريا الكبريت ويتفاعل مع قاعدة السماد لتكوين الكبريتات ، والتي لا تقضي فقط على سمية كبريتيد الهيدروجين ، وتصبح مغذيات كبريتية يمكن أن تمتصها النباتات.في حالة سوء التهوية ، حدثت الكبريتات ، مما تسبب في فقد H₂S وتسمم النبات.في عملية تخمير السماد ، يمكن تحسين تهوية السماد عن طريق قلب السماد بانتظام ، وبالتالي يمكن التخلص من مضادات الكبريت.

• تحويل الدهون والمركبات العضوية العطرية

مثل التانين والراتنج ، معقد وبطيء التحلل ، والمنتجات النهائية هي أيضًا ثاني أكسيد الكربون والماء اللجنين مركب عضوي ثابت يحتوي على مواد نباتية (مثل اللحاء ونشارة الخشب وما إلى ذلك) في السماد.من الصعب جدا أن تتحلل بسبب تركيبتها المعقدة ونواة عطرية.في ظل ظروف التهوية الجيدة ، يمكن تحويل النواة العطرية إلى مركبات كينويد من خلال عمل الفطريات والفطريات الشعاعية ، والتي تعد واحدة من المواد الخام لإعادة تركيب الدبال.بالطبع ، ستستمر هذه المواد في التكسير في ظل ظروف معينة.

باختصار ، يمكن أن يوفر تمعدن المادة العضوية السماد مغذيات سريعة المفعول للمحاصيل والكائنات الحية الدقيقة ، ويوفر الطاقة للأنشطة الميكروبية ، وإعداد المواد الأساسية لترطيب المواد العضوية المحولة إلى سماد.عندما تهيمن الكائنات الحية الدقيقة الهوائية على السماد ، فإن المادة العضوية تتحول بسرعة لإنتاج المزيد من ثاني أكسيد الكربون والماء والعناصر الغذائية الأخرى ، وتتحلل بسرعة وبشكل كامل ، وتطلق الكثير من الطاقة الحرارية. الطاقة الحرارية ، ومنتجات التحلل بالإضافة إلى المغذيات النباتية ، فمن السهل تراكم الأحماض العضوية والمواد المختزلة مثل CH₄ ، H₂S ، PH₃ ، H₂ ، إلخ.لذلك ، فإن قلب السماد أثناء التخمير يهدف أيضًا إلى تغيير نوع النشاط الميكروبي للتخلص من المواد الضارة.

2.1.2 ترطيب المواد العضوية

هناك العديد من النظريات حول تكوين الدبال ، والتي يمكن تقسيمها تقريبًا إلى مرحلتين: المرحلة الأولى ، عندما تتحلل المخلفات العضوية لتشكيل المواد الخام التي تتكون منها جزيئات الدبال ، في المرحلة الثانية ، يتأكسد البوليفينول إلى كينون. بواسطة مادة البوليفينول أوكسيديز التي تفرزها الكائنات الحية الدقيقة ، ثم يتم تكثيف الكينون مع الأحماض الأمينية أو الببتيد لتكوين مونومر الدبال.نظرًا لأن الفينول والكينين وتنوع الأحماض الأمينية ، فإن التكثيف المتبادل ليس بنفس الطريقة ، وبالتالي فإن تكوين مونومر الدبال متنوع أيضًا.في ظل ظروف مختلفة ، تتكثف هذه المونومرات بشكل أكبر لتشكيل جزيئات ذات أحجام مختلفة.

2.2 تحويل المعادن الثقيلة أثناء عملية التسميد

تعتبر الحمأة البلدية من أفضل المواد الأولية للتسميد والتخمير لاحتوائها على مغذيات غنية ومواد عضوية لنمو المحاصيل.لكن الحمأة البلدية غالبًا ما تحتوي على معادن ثقيلة ، وهذه المعادن الثقيلة تشير عمومًا إلى الزئبق والكروم والكادميوم والرصاص والزرنيخ وما إلى ذلك.تلعب الكائنات الدقيقة ، وخاصة البكتيريا والفطريات ، دورًا مهمًا في التحول الأحيائي للمعادن الثقيلة.على الرغم من أن بعض الكائنات الحية الدقيقة يمكن أن تغير وجود المعادن الثقيلة في البيئة ، وتجعل المواد الكيميائية أكثر سمية وتسبب مشاكل بيئية خطيرة ، أو تركز المعادن الثقيلة ، وتتراكم خلال السلسلة الغذائية.لكن بعض الميكروبات يمكن أن تساعد في تحسين البيئة عن طريق إزالة المعادن الثقيلة من البيئة من خلال إجراءات مباشرة وغير مباشرة.يشمل التحول الميكروبي للزئبق ثلاثة جوانب ، مثل مثيلة الزئبق غير العضوي (Hg₂ +) ، وخفض الزئبق غير العضوي (Hg₂ +) إلى HG0 ، والتحلل ، وخفض ميثيل الزئبق ومركبات الزئبق العضوية الأخرى إلى HG0.تسمى هذه الكائنات الدقيقة القادرة على تحويل الزئبق العضوي وغير العضوي إلى عنصر الزئبق بالكائنات الدقيقة المقاومة للزئبق.على الرغم من أن الكائنات الحية الدقيقة لا يمكن أن تحلل المعادن الثقيلة ، إلا أنها يمكن أن تقلل من سمية المعادن الثقيلة من خلال التحكم في مسار تحولها.

2.3 عملية التسميد والتخمير

يعتبر التسميد شكلاً من أشكال تثبيت النفايات ، ولكنه يتطلب رطوبة خاصة وظروف تهوية وكائنات دقيقة لإنتاج درجة الحرارة المناسبة.يُعتقد أن درجة الحرارة أعلى من 45 درجة مئوية (حوالي 113 درجة فهرنهايت) ، مما يجعلها مرتفعة بما يكفي لتعطيل مسببات الأمراض وقتل بذور الأعشاب الضارة.معدل تحلل المواد العضوية المتبقية بعد التسميد المعقول منخفض ومستقر نسبيًا ويسهل امتصاصه بواسطة النباتات.يمكن تقليل الرائحة بشكل كبير بعد التسميد.

تتضمن عملية التسميد أنواعًا مختلفة من الكائنات الحية الدقيقة.نظرًا للتغير في المواد الخام والظروف ، تتغير أيضًا كمية الكائنات الحية الدقيقة المختلفة باستمرار ، لذلك لا توجد كائنات دقيقة تهيمن دائمًا على عملية التسميد.كل بيئة لها مجتمع ميكروبي خاص بها ، والتنوع الميكروبي يسمح بالتسميد لتجنب انهيار النظام حتى عندما تتغير الظروف الخارجية.

يتم تنفيذ عملية التسميد بشكل أساسي بواسطة الكائنات الحية الدقيقة ، والتي تعد الجسم الرئيسي لعملية تخمير السماد.تأتي الميكروبات المشاركة في التسميد من مصدرين: عدد كبير من الميكروبات الموجودة بالفعل في النفايات العضوية ، ولقاح ميكروبي صناعي.في ظل ظروف معينة ، تتمتع هذه السلالات بقدرة قوية على تحلل بعض النفايات العضوية ولها خصائص النشاط القوي ، والتكاثر السريع ، والتحلل السريع للمواد العضوية ، والتي يمكن أن تسرع عملية التسميد ، وتقصير وقت تفاعل التسميد.

ينقسم التسميد عمومًا إلى نوعين التسميد الهوائي والتسميد اللاهوائي.التسميد الهوائي هو عملية تحلل المواد العضوية في الظروف الهوائية ، ومنتجاتها الأيضية هي أساسًا ثاني أكسيد الكربون والماء والحرارة ؛التسميد اللاهوائي هو عملية تحلل المواد العضوية في ظل الظروف اللاهوائية ، والمستقلبات النهائية للتحلل اللاهوائي هي الميثان وثاني أكسيد الكربون والعديد من المواد الوسيطة ذات الوزن الجزيئي المنخفض ، مثل الأحماض العضوية.

الأنواع الميكروبية الرئيسية المشاركة في عملية التسميد هي البكتيريا والفطريات والفطريات الشعاعية.تحتوي هذه الأنواع الثلاثة من الكائنات الحية الدقيقة على بكتيريا ميسوفيليك وبكتيريا شديدة الحرارة.

أثناء عملية التسميد ، تغيرت التجمعات الميكروبية بالتناوب على النحو التالي: تغيرت المجتمعات الميكروبية ذات درجة الحرارة المنخفضة والمتوسطة إلى مجتمعات ميكروبية ذات درجة حرارة متوسطة وعالية ، وتغيرت المجتمعات الميكروبية ذات درجة الحرارة المتوسطة والعالية إلى المجتمع الميكروبي ذي درجة الحرارة المتوسطة والمنخفضة.مع تمديد وقت التسميد ، انخفضت البكتيريا تدريجيًا ، وزادت الفطريات الشعاعية تدريجياً ، وانخفضت الفطريات والخميرة في نهاية عملية التسميد بشكل كبير.

يمكن تقسيم عملية تخمير السماد العضوي ببساطة إلى أربع مراحل:

2.3.1 أثناء مرحلة التسخين

خلال المرحلة الأولية من التسميد ، تكون الكائنات الحية الدقيقة الموجودة في السماد في الأساس ذات درجة حرارة معتدلة وجو جيد ، وأكثرها شيوعًا هي البكتيريا غير البوغية والبكتيريا البوغية والعفن.يبدأون عملية تخمير السماد ، ويتحللون المواد العضوية (مثل السكر البسيط ، والنشا ، والبروتين ، وما إلى ذلك) بقوة في حالة الجو الجيد ، مما ينتج عنه الكثير من الحرارة ويرفع درجة حرارة السماد باستمرار ، والارتفاع من حوالي 20 درجة مئوية (حوالي 68 درجة فهرنهايت) إلى 40 درجة مئوية (حوالي 104 درجة فهرنهايت) تسمى مرحلة الحمى ، أو مرحلة درجة الحرارة المتوسطة.

2.3.2 أثناء درجات الحرارة المرتفعة

تنتقل الكائنات الحية الدقيقة الدافئة تدريجياً من الأنواع الدافئة وتستمر درجة الحرارة في الارتفاع ، عادةً فوق 50 درجة مئوية (حوالي 122 درجة فهرنهايت) في غضون أيام قليلة ، في مرحلة ارتفاع درجة الحرارة.في مرحلة درجات الحرارة المرتفعة ، تصبح الفطريات الشعاعية ذات الحرارة الجيدة وفطر الحرارة الجيدة النوعين الرئيسيين.يقومون بتفكيك المواد العضوية المعقدة في السماد ، مثل السليلوز ، والهيميسليلوز ، والبكتين ، وما إلى ذلك.تتراكم الحرارة وترتفع درجة حرارة السماد إلى 60 درجة مئوية (حوالي 140 درجة فهرنهايت) ، وهذا مهم جدًا لتسريع عملية التسميد.التسميد غير السليم للسماد ، فقط فترة قصيرة جدًا من درجات الحرارة العالية ، أو لا توجد درجة حرارة عالية ، وبالتالي النضج البطيء للغاية ، في نصف عام أو أكثر فترة ليست نصف حالة النضج.

2.3.3 أثناء مرحلة التبريد

بعد فترة معينة خلال مرحلة ارتفاع درجة الحرارة ، تم تحلل معظم مواد السليلوز ، والهيميسليلوز ، والبكتين ، تاركين وراءهم مكونات معقدة يصعب تحللها (مثل اللجنين) والدبال المتكون حديثًا ، انخفض نشاط الكائنات الحية الدقيقة وانخفضت درجة الحرارة تدريجياً.عندما تنخفض درجة الحرارة إلى أقل من 40 درجة مئوية (حوالي 104 درجة فهرنهايت) ، تصبح الكائنات الحية الدقيقة متوسطة الحجم هي الأنواع السائدة

إذا جاءت مرحلة التبريد مبكرًا ، فإن ظروف التسميد ليست مثالية ولا يكون تحلل المواد النباتية كافيًا.عند هذه النقطة يمكن قلب الوبر ، وهو خلط مادة كومة ، بحيث ينتج تسخينًا ثانيًا ، وتسخينًا ، لتعزيز عملية التسميد.

2.3.4 مرحلة النضج وحفظ الأسمدة

بعد التسميد ، ينخفض ​​الحجم وتنخفض درجة حرارة السماد إلى أعلى قليلاً من درجة حرارة الهواء ، ثم يجب ضغط السماد بإحكام ، مما يؤدي إلى حالة لاهوائية وإضعاف تمعدن المادة العضوية ، للحفاظ على الأسمدة.

باختصار ، عملية التخمير للسماد العضوي هي عملية التمثيل الغذائي والتكاثر الميكروبي.عملية التمثيل الغذائي الميكروبي هي عملية تحلل المادة العضوية.ينتج عن تحلل المادة العضوية طاقة تدفع عملية التسميد وترفع درجة الحرارة وتجفف الركيزة الرطبة.

 
إذا كانت لديك أي أسئلة أو احتياجات أخرى ، فيرجى الاتصال بنا بالطرق التالية:
ال WhatsApp: +86 13822531567
Email: sale@tagrm.com