کمپوست یک فرآیند طبیعی پوسیدگی یا تجزیه مواد آلی توسط میکروارگانیسم ها در شرایط کنترل شده است. در طی این فرآیند مواد آلی خام مانند بقایای زراعی، حیوانات، مواد غذایی، برخی پسماندهای شهری و ضایعات صنعتی مناسب به ترکیبات پوسیده تبدیل می شوند. این ترکیبات به عنوان کود کمپوست و یک منبع غنی از مواد آلی در حفظ حاصلخیزی و به دنبال آن در کشاورزی پایدار نقش مهمی دارند. این روش تجزیه می تواند تا دو سال طول بکشد، اما ایجاد تهویه و یا همزدن توده می تواند روند را بین سه تا شش ماه سرعت ببخشد. در این مقاله به معرفی انواع روش های کمپوست و شرح شرایط لازم برای انجام پرداخته شده است.
کمپوست چیست؟
کمپوست نتیجه چرخه بیولوژیکی طبیعی رشد و پوسیدگی است. گیاه با جمع آوری مواد مغذی و آب از خاک، انرژی از خورشید و دی اکسید کربن از هوا رشد می کند، می میرد و در نهایت به کمپوست تبدیل می شود. میکروارگانیسم ها، کرم ها، قارچ ها و حشرات مواد را از گیاهانی که در حال پوسیدگی هستند دریافت و بازیافت می کنند و در نهایت به خاک باز می گردانند. کمپوست ماده ای است که از فرآیند پوسیدگی حاصل می شود و مشابه مواد آلی خاک است. کمپوست سازی به پنج ماده مواد آلی، نیتروژن، میکروارگانیسم ها، آب و اکسیژن نیاز دارد. در فرایند کمپوست کردن، مواد مغذی موجود در مواد آلی خام را به شکلی تغییر می دهد که می تواند توسط ریشه گیاهان در حال رشد جذب شود.
انواع روش ها:
کمپوست ممکن است با توجه به ماهیت فرآیند تجزیه به دو دسته تقسیم شود:
بی هوازی
در این فرآیند تجزیه در جایی اتفاق می افتد که اکسیژن وجود ندارد یا از نظر منبع اکسیژن محدود است. براساس این روش ، میکروارگانیسم های بی هوازی از ترکیبات واسطه ای از جمله متان ، اسیدهای آلی ، سولفید هیدروژن و غیر جهت تغذیه استفاده می کنند. در صورت عدم وجود اکسیژن، این ترکیبات تجمع می یابند و کمتر متابولیزه می شوند.
ترکیباتی که در شرایط بی هوازی تولید می شود دارای سمیت و بوی نامطبوع می باشند. از آنجا که کمپوست بی هوازی فرایندی با درجه حرارت پایین است، توان حذف بذر علفهای هرز و پاتوژن ها را ندارد. علاوه بر این ، زمان این فرایند معمولاً طولانی تر از کمپوست هوازی می باشد.
هوازی
این فرآیند در صورت وجود مقدار کافی اکسیژن صورت می گیرد. که طی این فرایند، میکروارگانیسم های هوازی ماده آلی را تجزیه می کنند و ترکیباتی از جمله دی اکسید کربن (CO2) ، آمونیاک ، آب ، گرما و هوموس (محصول نهایی آلی نسبتاً پایدار) را تولید می کنند. اگرچه در واکنش هوازی ممکن است ترکیبات واسطه ای مانند اسیدهای آلی تولید شود، میکروارگانیسم های هوازی آنها را تجزیه می کند. گرمای تولید شده باعث تجزیه پروتئین ها ، چربی ها و کربوهیدرات های پیچیده مانند سلولز و همی سلولز می شود. از این رو ، زمان فرآیند تجزیه شدن کوتاهتر است.
علاوه بر این ، بدلیل دمای بالا در این فرآیند بسیاری از میکروارگانیسم های مضر انسانی و گیاهی و همچنین بذر علف های هرز از بین می رود. اگرچه با روش هوازی مواد مغذی بیشتری از ترکیبات اولیه از بین می رود، اما این روش نسبت به روش کمپوست بی هوازی برای تولید محصولات کشاورزی، کارآمدتر می باشد.
چه چیزهایی را می توان کمپوست کرد؟
بسیاری از انواع مواد آلی را می توان برای کمپوست استفاده کرد:
- بریده های چمن
- علف های هرز
- برگ افتاده
- سوزن کاج
- بقایای گیاهان باغی
- نی یا یونجه
- خاک اره
- خاکستر چوب
و بسیاری از انواع دیگر گیاهان، حیوانات، مواد غذایی، برخی پسماندهای شهری و ضایعات صنعتی را می توان به کمپوست تبدیل کرد.
کمپوست چگونه تشکیل می شود؟
در یک محیط مرطوب و غنی از اکسیژن، میکروارگانیسم‌هایی مانند باکتری‌ها و قارچ‌های خاک (اغلب با کمک رفتگرهای کوچک مانند حشرات، کنه‌ها و کرم‌های خاکی) با ترشح آنزیم‌هایی مواد آلی را تجزیه می‌کنند. فعالیت این میکروارگانیسم ها می تواند دمایی بیش از 5/54 درجه سانتی گراد را در داخل توده کمپوست ایجاد کند. این دما به اندازه ای بالا است که بیشتر دانه های علف های هرز و ارگانیسم های بیماری را از بین ببرد. در ادامه به بررسی شرایط لازم برای تشکیل این ترکیبات می پردازیم.
بررسی شرایط لازم برای تولید کمپوست
جهت تولید این کود با کارایی بالا و عاری از هرگونه آفات و بذر علف های هرز شرایط مطرح شده در ادامه لازم می باشد.
بستر یا مواد اولیه
در مواد اولیه برای انجام فرآیند کمپوست باید ضایعاتی که دارای درصدهای مختلفی از ازت و کربن هستند با یکدیگر مخلوط شوند. تا بتوان ترکیبی که دارای نسبت کربن به ازت مناسبی است، را برای فعالیت مناسب میکروارگانیسم ها تهیه نمود.
حتی می توان جهت تنظیم کربن به ازت درصورت پایین بودن مقدار ازت ضایعات از کودهای شیمیایی مانند اوره استفاده نمود.
اندازه ذرات
خرد و ریز کردن مواد باعث افزایش سطح برای فعالیت میکروارگانیسم ها می شود. ذرات کوچکتر، مخلوط کمپوست یکدست تری تولید می کنند و توده را برای کمک به حفظ دمای مطلوب بهبود می بخشند. اگر ذرات بسیار كوچك باشند، ممكن است مانع از عبور آزادانه هوا در داخل توده شوند.
میزان رطوبت
میکروارگانیسم هایی که در یک توده زندگی می کنند، برای زنده ماندن به میزان رطوبت 40 تا 65 درصد احتیاج دارند. آب عنصر اصلی است که به انتقال مواد درون توده کود کمپوست کمک می کند و باعث می شود مواد مغذی موجود در مواد آلی در دسترس میکروب ها باشد. در جایی که توده خیلی خشک است ، کمپوست کندتر اتفاق می افتد ، در حالی که میزان رطوبت بیش از 65 درصد باعث ایجاد شرایط بی هوازی می شود. در عمل توصیه می شود که فرآیند را با رطوبت 50-60 درصد شروع کنید و در حدود 30 درصد تمام کنید.
تهویه
همزدن توده ها و یا قرار دادن توده ها روی یک سری لوله یا از جمله مواد حجیم کننده مانند تراشه های چوبی یا فلزی به هوادهی توده کمک می کند. هوادهی به توده اجازه می دهد تا تجزیه با سرعت بیشتری نسبت به شرایط بی هوازی رخ دهد. با این حال نباید اکسیژن یا اصطلاحا هوادهی زیاد باشد، زیرا می تواند توده را خشک کند و روند کمپوست را مختل کند.
دما
فرآیند شامل دو محدوده دمای است: مزوفیلیک و ترموفیلیک. در حالی که دمای ایده آل برای مرحله اولیه تولید کود کمپوست 20-45 درجه سانتیگراد است، در مراحل بعدی با استفاده از ارگانیسم های ترموفیلیک ، دامنه دمایی 50-70 درجه سانتیگراد ممکن است بالا رود. درجه حرارت بالا ، به عنوان نشانه ای از فعالیت های میکروبی شدید عمل می کند. پاتوژن ها به طور معمول در 55 درجه سانتیگراد و بالاتر از بین می روند ، در حالی که نقطه مهم برای از بین بردن بذر علفهای هرز 62 درجه سانتی گراد است. برای تنظیم دما می توان از چرخش و هوادهی استفاده کرد.
نسب مواد مغذی
میکروارگانیسم ها جهت تغذیه به مواد مغذی اولیه کربن (C) ،نیتروژن ( N) ، فسفر (P) و پتاسیم (K) احتیاج دارند. نسبت C: N مواد اولیه از اهمیت ویژه ای برخوردار است. مقدار بهینه C: N مواد اولیه باید بین 25: 1 و 30: 1 باشد اگرچه نسبت بین 20: 1 و 40: 1 نیز قابل قبول است.
در جایی که این نسبت از 40: 1 بیشتر باشد ، رشد میکروارگانیسم ها محدود است و در نتیجه زمان تولید کود کمپوست طولانی تر می شود. نسبت C: N کمتر از 20: 1 منجر به عدم استفاده از N می شود و ممکن است مقدار اضافی آن به صورت آمونیاک یا اکسید نیتروژن متصاعد شود و بوی نامطبوعی را ایجاد کند. نسبت C: N محصول نهایی باید بین 10: 1 تا 15: 1 باشد.
مقدار PH
بدلیل خاصیت بافری که فرایند کمپوست دارد از تمام بقایای گیاهی با هر مقداری از PH می توان جهت تجزیه شدن استفاده نمود، اما سطح pH نباید از هشت بیشتر شود زیرا در pH بالاتر ، گاز آمونیاک بیشتری تولید می شود و باعث هدر رفت نیتروژن شود.
مقدار لیگنین
لیگنین یکی از ترکیبات اصلی ساختار دیواره های سلول های گیاهی است و ساختار شیمیایی پیچیده آن باعث می شود که در برابر تخریب میکروبی بسیار مقاوم باشد.
این ماهیت لیگنین چند مفهوم دارد:
- یکی این است که در صورت مقدار لیگنین بالا در مواد ادلیه فعالیت میکرو ارگانیسم ها برای تجزیه کاهش می یابد.
- مورد دیگر این است که لیگنین به عنوان تقویت کننده تخلخل شرایط مطلوبی را برای کمپوست هوازی ایجاد می کند. بنابراین ، در حالی که افزودن قارچ های تجزیه کننده لیگنین ممکن است در بعضی موارد C را افزایش دهد، و در نتیجه کمپوست سازی را تسریع کند و از دست دادن N را کاهش دهد.
مزایای کمپوست
علاوه بر اینکه منبع از مواد مغذی برای گیاهان است، باعث بهبود خصوصیات فیزیکوشیمیایی و همچنین شرایط زندگی برای میکروارگانیسم های خاک می شود. در نتیجه در ذیل تاثیراتی که بر خاک می گذارد آورده شده است:
- در برابر تنش هایی مانند خشکسالی ، بیماری ها و سمیت مقاوم تر می شود.
- به محصول در جذب بهتر مواد مغذی گیاه کمک می کند.
- دارای ظرفیت بالای در جذب عناصر غذایی است. این مزیت باعث بازده بالاتر و میزان کمتری از کودهای معدنی برای کشاورزان می شود.
- کود کمپوست باعث افزایش نگهداری رطوبت خاک و به دنبال آن کاهش روان آب سطحی می شود.
- به دلیل بازگرداندن بقایای گیاهای به خاک برای محیط زیست مفید است
- موجب کاهش نیاز خاک به کودهای تجاری می شود
- بهبود ساختار ریشه گیاهان
- به تعادل PH در خاک کمک می کند.
- فرسایش خاک را کنترل می کند.
از دیگر مزایای این ترکیبات می توان به بهبود ساختار خاک، افزایش حاصلخیزی، کاهش بیمای های خاک و گیاه و سلامت محیط زیست اشاره کرد. پروتئین های طبیعی موجود در کمپوست به چسبیدن خاک کمک می کند که باعث حفظ مواد مغذی و رطوبت می‌شود، از این رو در بهبود ساختار خاک موثر است. کمپوست مواد مغذی مانند نیتروژن، مس، فسفر و روی به خاک می رساند و باعث حاصلخیزی آن می شود. این ترکیب خاک را سالم تر می کند و باعث می شود گیاهان در برابر بیماری ها و حشرات مضر مقاومت بیشتری داشته باشند. همچنین با حذف مواد آلی از زباله ها، میزان زباله هایی را که به محل های دفن زباله فرستاده می شوند، کاهش می‌یابد.
منابع:
Types of Composting and Understanding the Process. (2016, August 29). Retrieved January 11, 2020, from https://www.epa.gov/sustainable-management-food/types-composting-and-understanding-process.
Types of Composting. (n.d.). Retrieved January 11, 2020, from https://www.dkmm.org/types-of-composting.
جهت تهیه و خرید انواع کودهای شیمیایی با ما در مبتکران شیمی در ارتباط باشید.
