堆肥過程物化變化

有機物料經堆肥過程，其有機成分經由微生物逐漸分解並轉變至穩定 化。一般而言，有機物中的碳、氮成分總量，因被微生物利用吸收，故在

堆肥過程會逐減少，其中碳成分損失率約 55-65%，氮成分損失率約

30-40%，而乾物重損失率則約 50% 左右。歸納生物降解過程重要物化性 質變化如下：

(1) 溫度變化

好氧堆肥處理法，微生物分解有機物質產生二氧化碳、水及熱能，故 處理約 1-2 天後溫度可達最高溫，會出現 55-70^OC 高溫，經過數日後由 於微生物分解所產生的熱能不足以彌補透過傳導、對流和輻射作用散失的 熱能 (Hassouneh et al., 1999)，下降之速度可因反應物料體積大小、通風 量、室溫高低而異。當反應槽溫度逐漸下降至室溫可視為檢測腐熟度的重 要參考指標之一。

(2) 含碳有機物逐漸分解

可溶性含碳有機物如葡萄糖、糊精等易分解有機物質最先分解，次者 為澱粉、五碳醣類及一部分之纖維素及半纖維素。其間尚產生其他中間物，

如各種有機酸、醇類、醛類等，因種種條件不同而異。複雜之木質素分解 極緩，往往不分解而殘留為腐植質之主體。基於以上的原因，由不同時期 難易分解有機物質進行分解，反應溫度可能出現 1-3 個波峰。

(3) 堆肥過程氮之變化

在堆肥期間總氮濃度的變化基本上是與有機氮變化相同，這也表示有 機氮是主要含氮成分，無機氮濃度非常低可以忽略不計。當氨氮濃度劇烈 下降的同時，硝酸鹽氮與亞硝酸鹽氮濃度總和並沒有上升，一般好氧程序 中有機氮會先轉變為氨氮，再轉變為硝酸鹽氮與亞硝酸鹽氮，此結果暗示 在堆肥過程中有氮的損失產生 (Tiquia et al., 2000)。

堆肥程序透過氮的礦化、氨的揮發、硝化及脫硝作用影響氮的轉變，

其中以氮的礦化作用特別重要，因為它轉換有機氮為氨氮 (Tiquia et al., 2000)。氨的揮發和脫硝作用可能導致氮的大幅損失 (Martins and Dewes, 1992; Bernal et al., 1996)，堆肥程序中氮的損失主要是經由在高溫期以及 pH 大於 7 狀態下氨的揮發，此損失將會影響到堆肥成品作為農業有機肥 料的品質。而氮的損失通常與環境因子 (通氣率、含水率、初始混合物 C/N 比和溫度等) 相關 (Bishop and Godfrey, 1983)。

(4) 碳氮比逐漸減少

在堆肥過程中，有機物所含之碳水化合物會迅速被微生物利用而分 解，碳含量呈現下降情形 (Hoyos et al., 2002 )，氮濃度則因被微生物形成 新細胞所利用以及經由氮的揮發而減少。由於碳損失的速率大於氮損失的 速率，導致 C/N 比逐漸下降。又一般腐熟度標準雖受不同有機物材質特性 影響，但大多數仍以 C/N 比小於 20 做為重要的腐熟標準之一。

(5) pH 值變化

反應初期微生物分解有機物質產生大量有機酸，使得 pH 值逐漸下 降，等到反應進入高溫階段的同時，含氮有機物經微生物氨化及礦化作用 水解成氨氮 (Bishop and Godfrey, 1983)，使得 pH 值逐漸昇高至 8-9。

(6) 容積逐漸減少

容積減少顯示物料腐熟之進度，其減少程度依材料種類、堆積之密度 及發熱狀況而異。一般而言，堆肥後可縮小至原來容積之 30-50%。因材 料之軟化且自身重量之壓積，其體積漸漸減少，中央部分易於陷入。容積 減小在堆積後十日至二星期間最為顯著，對較難分解的材料，容積減少需 時較久。