高溫堆肥：利用熱能促進全球可持續發展

高溫堆肥，通常被稱為「熱堆肥」，是一種將有機廢物轉化為寶貴堆肥的強大而有效的方法。與蚯蚓堆肥或冷堆肥不同，高溫堆肥依靠高溫來加速分解並消滅有害病原體。本指南全面概述了高溫堆肥的原理、益處、方法及其在全球範圍內用於可持續廢物管理和土壤改良的應用。

什麼是高溫堆肥？

高溫堆肥是一種生物過程，其中微生物（主要是細菌和真菌）在升高的溫度下分解有機物質，通常溫度在 113°F (45°C) 到 160°F (71°C) 之間。這種高溫環境對於殺死雜草種子、病原體和蒼蠅幼蟲至關重要，從而產生更安全、營養更豐富的堆肥。「Thermophilic」（嗜熱）一詞本身源自希臘詞語「thermos」（熱）和「philein」（愛），表明了參與其中的微生物的喜熱特性。

高溫堆肥背後的科學

高溫堆肥過程分為幾個不同階段，每個階段都有特定的微生物活動和溫度範圍：

1. 中溫階段（初始階段）：

此階段由中溫（喜愛中等溫度）微生物開始，它們分解易於利用的有機化合物，如糖和澱粉。此活動產生熱量，逐漸提高堆肥堆的溫度。溫度通常在 68°F (20°C) 到 104°F (40°C) 之間。

2. 高溫階段（活躍階段）：

當溫度升至 104°F (40°C) 以上時，嗜熱微生物接管工作。這些生物體在分解複雜有機材料（如纖維素和木質素）方面效率極高。溫度迅速攀升，達到 113°F (45°C) 至 160°F (71°C) 的最佳範圍。維持此溫度範圍對於消滅病原體和使雜草種子失活至關重要。此階段的特點是快速分解和體積顯著減少。

3. 冷卻階段（熟成階段）：

隨著易於利用的有機物質被消耗殆盡，微生物活動減緩，溫度逐漸下降。中溫生物重新出現，進一步分解剩餘的複雜化合物。此階段對於堆肥的腐熟至關重要，它讓有益的真菌和其他微生物在材料中繁殖，從而提高其品質和穩定性。溫度逐漸恢復到環境水平。

4. 腐熟階段（最終階段）：

在腐熟階段，堆肥變得穩定和成熟。讓堆肥腐熟數週或數月非常重要，以確保其不再具有植物毒性（對植物有害）。此階段允許任何剩餘的有機酸完全分解，並形成穩定的腐殖質結構。腐熟的堆肥具有宜人的泥土氣味，可作為土壤改良劑使用。

高溫堆肥的益處

高溫堆肥比其他堆肥方法具有許多優勢，使其成為各種應用的首選：

• 分解更快： 高溫加速了有機物的分解，與冷堆肥相比，顯著縮短了堆肥時間。
• 消滅病原體： 升高的溫度有效殺死有害病原體，如大腸桿菌和沙門氏菌，使堆肥在花園和農業環境中安全使用。
• 使雜草種子失活： 在高溫階段，雜草種子也被殺死，防止使用堆肥時不必要的植物生長。
• 減少異味： 管理得當的高溫堆肥能最大限度地減少與有機廢物分解相關的難聞氣味。
• 減少體積： 快速的分解過程導致有機廢物體積顯著減少，減輕了垃圾掩埋場的負擔。
• 富含營養的堆肥： 高溫堆肥產生高品質的堆肥，富含植物必需的營養素，如氮、磷和鉀。
• 環境可持續性： 它為管理有機廢物提供了一種可持續的解決方案，減少了對垃圾掩埋場的依賴，並促進了土壤健康。

高溫堆肥的方法

有幾種方法可用於高溫堆肥，每種方法都有其優缺點：

1. 翻轉式條垛堆肥法：

此方法包括將有機材料堆成細長的長條（條垛），並定期翻轉以給堆體通氣並維持最佳溫度。翻轉式條垛堆肥法通常用於大規模堆肥作業，如市政堆肥設施。

範例： 許多歐洲城市，如丹麥的哥本哈根，使用翻轉式條垛堆肥法來管理來自家庭和企業的有機廢物。條垛通常使用專用機械進行翻轉，以確保適當的通氣和溫度控制。

2. 靜態堆肥法：

靜態堆肥法是建立一個堆肥堆，讓其在不定期翻轉的情況下分解。通氣通常是通過使用穿孔管或其他通氣系統來實現的。此方法適用於較小規模的操作，並且比翻轉式條垛堆肥法需要更少的勞動力。

範例： 在印度的一些農村社區，靜態堆肥法被用來管理農業廢物，如作物殘餘物和動物糞便。然後，這些堆肥被用來改良土壤以種植作物。

3. 容器內堆肥法：

容器內堆肥在封閉的容器或反應器中進行，可以精確控制溫度、濕度和通氣。此方法常用於堆肥廚餘和其他可能產生異味的材料。容器內堆肥比其他方法更昂貴，但提供了更好的控制和效率。

範例： 在日本的一些城市地區，容器內堆肥系統被用來堆肥來自餐廳和超市的廚餘。封閉的系統有助於最大限度地減少異味並防止病原體傳播。

4. 堆肥滾筒：

堆肥滾筒是旋轉的容器，使翻轉堆肥堆變得更容易。它們是小型家庭堆肥的理想選擇，可以加速分解過程。堆肥滾筒有各種尺寸和設計可供選擇。

範例： 包括加拿大、澳大利亞和美國在內的許多國家的家庭主婦使用堆肥滾筒來堆肥廚房殘渣和庭院廢物。滾筒使得翻轉堆肥和維持最佳通氣變得容易。

5. 波卡西堆肥後接高溫堆肥：

波卡西堆肥是一種厭氧發酵過程，使用接種了益生菌的米糠來預處理廚餘。發酵後的廢物可以添加到高溫堆肥堆或堆肥箱中，提供微生物活性的增強，並進一步加速分解過程。這種組合對於堆肥包括肉類和乳製品在內的廚餘特別有效。

範例： 南非的一些社區花園利用波卡西堆肥來預處理從當地居民收集的廚餘。然後將發酵後的廢物添加到大型高溫堆肥堆中以完成堆肥過程。

影響高溫堆肥的因素

有幾個因素會影響高溫堆肥的成功。理解和管理這些因素對於達到最佳效果至關重要：

1. 碳氮比（C:N 比）：

高溫堆肥的理想碳氮比在 25:1 到 30:1 之間。碳為微生物提供能量，而氮對於蛋白質合成至關重要。富含碳的材料包括乾樹葉、稻草和木屑，而富含氮的材料包括草屑、廚餘和糞便。平衡這些材料對於高效分解至關重要。

範例： 在德國，堆肥指南通常強調平衡「棕色」（富含碳）和「綠色」（富含氮）材料的重要性。地方當局提供有關不同類型有機廢物的適當比例的資訊。

2. 水分含量：

堆肥堆應該是濕潤的，但不能積水。理想的水分含量約為 50% 到 60%。堆肥堆摸起來應該像擰乾的海綿。水分太少會減緩分解，而水分太多會導致厭氧條件和惡臭。

範例： 在像中東部分地區這樣的乾旱地區，維持堆肥堆足夠的水分可能具有挑戰性。這些地區的堆肥倡議通常採用節水技術，例如使用有蓋的堆肥系統或添加保水材料，如碎紙或紙板。

3. 通氣：

高溫堆肥需要足夠的氧氣來支持好氧微生物。定期翻轉堆肥堆或使用通氣系統可確保整個堆體都有氧氣。通氣不足會導致厭氧條件，產生難聞的氣味並減緩分解。

範例： 在像新加坡這樣人口稠密、空間有限的亞洲城市地區，容器內堆肥設施通常使用通氣系統，以確保高效分解和氣味控制。

4. 顆粒大小：

較小的顆粒尺寸為微生物提供了更大的表面積，從而加速了分解。在將有機材料添加到堆肥堆之前將其切碎或粉碎可以顯著改善堆肥過程。然而，過於細小的顆粒會減少通氣，因此需要一個平衡。

範例： 拉丁美洲的許多社區堆肥計畫鼓勵居民在將廚餘和庭院廢物添加到堆肥箱之前先將其切碎或粉碎。這有助於加速分解過程並提高堆肥的品質。

5. 溫度：

維持正確的溫度範圍（113°F 到 160°F 或 45°C 到 71°C）對高溫堆肥至關重要。使用堆肥溫度計監測堆肥堆的溫度有助於確保過程正常進行。可以調整碳氮比、水分含量和通氣來維持最佳溫度範圍。

6. pH 值：

雖然不像其他因素那麼關鍵，但 pH 值會影響微生物活動。對於高溫堆肥來說，微酸性到中性的 pH 值（6.0 到 7.5）通常是最佳的。如果 pH 值太低，可以添加石灰或木灰來提高；如果太高，可以添加酸性材料如松針或橡樹葉來降低。

解決常見的高溫堆肥問題

儘管經過精心策劃，高溫堆肥過程中仍可能出現問題。以下是一些常見問題及其解決方案：

• 堆肥堆不升溫：
  • 可能原因： 氮不足。
  • 解決方案： 添加富含氮的材料，如草屑、咖啡渣或糞便。
  • 可能原因： 水分不足。
  • 解決方案： 向堆中加水，確保其濕潤但不過濕。
  • 可能原因： 堆體太小。
  • 解決方案： 確保堆體足夠大以保持熱量（理想尺寸至少為 3 英尺 x 3 英尺 x 3 英尺或 1 米 x 1 米 x 1 米）。
• 堆肥堆有臭味：
  • 可能原因： 由於缺乏通氣導致的厭氧條件。
  • 解決方案： 更頻繁地翻轉堆體或添加木屑等蓬鬆劑以改善通氣。
  • 可能原因： 氮過多。
  • 解決方案： 添加富含碳的材料，如乾樹葉或稻草。
• 堆肥堆太濕：
  • 可能原因： 過量降雨或澆水過多。
  • 解決方案： 覆蓋堆體以防雨，並添加乾燥的吸收性材料，如碎紙或紙板。
• 堆肥堆吸引害蟲：
  • 可能原因： 暴露的廚餘。
  • 解決方案： 將廚餘深埋在堆體內部，並用富含碳的材料覆蓋。考慮使用帶蓋的堆肥箱。

高溫堆肥的全球應用

高溫堆肥在世界各地各種環境中得到應用，從小型家庭花園到大型市政堆肥設施：

1. 農業：

農民使用高溫堆肥來改善土壤健康、提高作物產量並減少對化學肥料的需求。堆肥為土壤補充必需的營養素，改善保水性，並增強土壤結構。在有機農業系統中，堆肥是土壤肥力管理的重要組成部分。

範例： 在許多非洲國家，堆肥正被推廣為改善土壤肥力和提高糧食安全的可持續方式。農民接受培訓，學習如何使用當地可用的材料來建造和管理堆肥堆。

2. 市政廢物管理：

許多城市正在實施高溫堆肥計畫，以將有機廢物從垃圾掩埋場轉移出去。市政堆肥設施收集來自家庭和企業的廚餘、庭院廢物和其他有機材料，並將其加工成堆肥。這減少了垃圾掩埋場的負擔，節約了資源，並生產出寶貴的土壤改良劑。

範例： 美國舊金山擁有一個全面的堆肥計畫，顯著減少了送往垃圾掩埋場的廢物量。該市從居民和企業收集有機廢物並將其加工成堆肥，然後用於公園、花園和農場。

3. 園藝和景觀美化：

高溫堆肥廣泛用於園藝和景觀美化，以改善土壤品質、促進植物生長和抑制植物病害。堆肥被添加到種植床中，用作覆蓋物，或混入盆栽土中。它提供必需的營養素，改善排水，並增強植物的整體健康。

範例： 世界各地的許多植物園和樹木園都使用高溫堆肥來改善其植物收藏的健康和美觀。堆肥有助於為各種植物物種創造一個茁壯成長的環境。

4. 家庭園藝：

家庭園丁可以利用高溫堆肥將廚房殘渣和庭院廢物回收成對其花園有價值的堆肥。在家堆肥可以減少廢物，節省肥料費用，並改善園藝植物的健康和產量。堆肥滾筒和小型堆肥箱是家庭堆肥的熱門選擇。

範例： 在歐洲的許多城市地區，社區花園為居民提供了學習堆肥和種植自己食物的機會。通常會舉辦堆肥工作坊和示範活動，幫助居民開始家庭堆肥。

製作堆肥茶

堆肥茶是通過將堆肥浸泡在水中製成的液體提取物。它被用作葉面噴霧或土壤澆灌劑，以改善植物健康和抑制病害。它富含有益的微生物和營養物質，對植物有益。雖然與堆肥的*過程*沒有直接關係，但高溫堆肥的*產物*可以製作出優質的堆肥茶，因為製作得當的堆肥中微生物種類繁多。

如何製作堆肥茶：

1. 將一個裝滿高品質高溫堆肥的多孔袋（如紗布袋或尼龍絲襪）放入一桶無氯水中。
2. 為微生物添加食物來源，如糖蜜或未硫化的黑帶糖蜜（每加侖水約 1 湯匙）。
3. 使用水族箱氣泵和氣石為混合物充氣 24-48 小時。
4. 過濾茶液並立即使用。如有必要，用​​水稀釋茶液（通常為 1:5 或 1:10）。

堆肥活化劑：神話與現實

堆肥活化劑是市場上用於加速堆肥過程的產品。它們通常含有微生物、酵素或營養物質。然而，一個具有正確碳氮比、水分含量和通氣的均衡堆肥堆自然會支持一個繁榮的微生物群落。因此，堆肥活化劑通常是不必要的。

一些堆肥活化劑可能含有有益的微生物，有助於啟動堆肥過程，尤其是在具有挑戰性的條件下（例如，非常低的溫度或缺乏易於利用的氮）。然而，它們的有效性通常有限，並取決於活化劑的具體成分和堆肥堆的條件。

與其依賴堆肥活化劑，不如專注於創建一個均衡且管理良好的堆肥堆。 這是確保堆肥過程成功高效的最有效方法。

結論

高溫堆肥是管理有機廢物和生產寶貴堆肥的強大而可持續的方法。通過理解高溫堆肥的原理並管理影響過程的關鍵因素，個人、社區和企業可以利用熱能將有機廢物轉化為改善土壤健康、提高作物產量和保護環境的寶貴資源。從減少繁華城市的垃圾掩埋場廢物到改良農村農場的土壤，高溫堆肥在為所有人建設一個更可持續的未來中扮演著至關重要的角色。

將高溫堆肥作為廢物管理、資源回收和環境管理的關鍵策略，為子孫後代創造一個更健康的地球做出貢獻。