شیمی کمپوست( کد 0522)

نسبت کربن به ازت

از میان عناصر زیاد مورد نیاز برای تجزیه میکروبی، کربن و نیتروژن مهمترین ها هستند. کربن، هم منبع انرژی است و هم بلوک ساختمانی پایه که حدود 50 درصد جرم سلولی را تشکیل می دهد را فراهم می آورد. نیتروژن جزء حیاتی پروتئین ها، اسیدهای آمینه، اسیدهای نوکلئیک و آنزیم ها و کوآنزیم های مورد نیاز برای رشد و عملکرد سلول است.

برای فراهم کردن این دو عنصر بهینه، می توانید از نسبت کربه به ازت برای هر کدام از محتویات کمپوست خود استفاده کنید. نسبت ایده آل کربن به ازت برای کمپوست سازی عموما حدود 30 به 1 یا 30 قسمت وزنی کربن به ازای هر قسمت نیتروژن مد نظر قرار گرفته است. چرا 30 به 1؟ در نسبت های پایینتر، نیتروژن بصورت مازاد وجود دارد و با از دست رفتن بصورت آمونیاک موجبات تولید بوی نامطبوع را فراهم می آورد. نسبت های بالاتر به این معنی است که نیتروژن کافی برای رشد بهینه جمعیت های میکروبی وجود ندارد؛ پس کمپوست، نسبتا سرد می ماند و تجزیه با نرخ کمی شروع به ادامه می کند.

نسبت های عمومی کربن به ازت برای مواد معمول کمپوست می توانند در جداول منتشر شده ملاحظه گردند. بطور عمومی، موادی که سبز و مرطوب هستند نیتروژن بالا دارند و آن هایی که قهوه ای و خشک هستند کربن بالا دارند. مواد نیتروژن بالا شامل هرس های چمن، برش های گیاهان، خرده های میوه و سبزی است. مواد قهوه ای یا چوبی از قبیل برگ های پاییزی، خرده های چوب، خاک اره، کاغذ ریز ریز شده نسبت کربن بالا دارند. شما می توانید نسبت کربن به ازت کمپوست مخلوط خود را محاسبه کنید و یا با استفاده از ترکیب موادی که کربن بالا دارند و دیگرانی که نیتروژن بالا دارند به سادگی شرایط بهینه را تخمین بزنید.

*منبع: دیکسون، ان. تی. ریچارد و آر. کوزلوسکی. 1991. کمپوست سازی برای کاهش جریان مازاد: یک راهنما برای کمپوست سازی زائدات باغی و غذایی کوچک مقیاس. همچنین برای خرید از سرویس مهندسی کشاورزی منطقه ای شمالشرقی، دانشگاه کرنل در دسترس است.

همچنانکه کمپوست سازی جلو می رود، نسبت کربن به ازت به تدریج از 30 به 1 به 10-15 به 1 در محصول نهایی افت می کند. این به خاطر این اتفاق می افتد که هر زمان که ترکیبات آلی توسط میکروارگانیزم ها مصرف می شوند، دو سوم کربن به صورت دی اکسید کربن هدر می رود. یک سوم باقیمانده با نیتروژن در سلول میکروبی تجمیع می گردد؛ بعد به مجرد اینکه سلول ها می میرند برای استفاده بیشتر رها می گردد.

اگرچه نائل شدن به نسبت کربن به ازت حدود 30 به 1 هدفی مفید در طرح ریزی بهره برداران کمپوست است، این نسبت ممکن است متناسب با دسترسی زیستی به مواد مورد پرسش نیاز به تنظیم داشته باشد. اغلب نیتروژن مواد کمپوست شدنی بخوبی در دسترس است. هرچند، ممکن است مقداری کربن در ترکیباتی باند شود که نسبت به تجزیه بیولوژیکی فوق العاده مقاوم هستند. برای مثال، روزنامه آرامتر از دیگر کاغذها تجزیه می شود، زیرا از الیاف سلولزی حفاظت شده در لیگنین ساخته شده که ترکیب فوق العاده مقاومی است که در چوب یافت می شود. بوریا و ساقه های ذرت، متشابها، تجزیه آرامی دارند؛ زیرا از شکل مقاومی سلولز ساخته شده اند. اگرچه همه این مواد هنوز می توانند کمپوست شوند، نرخ تجزیه نسبتا آرام تجزیه آن ها به این معنی است که همه کربن آن ها بخوبی در دسترس میکروارگانیزم ها قرار نمی گیرد؛ پس یک نسبت کربن به ازت بالاتر می تواند طرح ریزی شود. اندازه ذره می تواند یک ملاحظه آشکار باشد؛ اگرچه همان مقدار کربن موجود در تراشه های چوب در خاک اره هم یافت می شود، سطح بزرگتر خاک اره، کربن آن را برای استفاده میکروبی بخوبی در دسترس تر می کند.

اکسیژن

عنصر ضروری دیگر کمپوست سازی موفق اکسیژن است. از آنجا که میکروارگانیزم ها کربن را برای انرژی اکسید می کنند، اکسیژن استفاده شده و دی اکسید کربن تولید می گردد. بدون اکسیژن کافی، فرآیند بی هوازی می شود و بوی نامطلوبی تولید می گردد که شامل بوی تخم مرغ گندیده گاز هیدروژن سولفوره می باشد.

پس، چقدر اکسیژن برای حفظ شرایط هوازی کافی است؟ اگرچه اتمسفر 21 درصد اکسیژن دارد، میکروب های هوازی می توانند در غلظت های 5 درصد هم باقی بمانند. غلظت های بالاتر از 10 درصد برای نگهداری کمپوست سازی هوازی بهینه هستند. بعضی سیستم های کمپوست سازی می توانند اکسیژن کافی را از طریق پخش طبیعی و جریان همرفتی به گونه ای منفعلانه حفظ و نگهداری نمایند. دیگر سیستم ها نیاز به هوادهی فعال دارند که توسط دمنده ها و یا از طریق چرخاندن و یا اختلاط محتویات کمپوست فراهم می شود.

تعادل مواد مغذی

فسفر و پتاسیم کافی و مواد معدنی نادر(کلسیم، آهن، بور و مس) برای متابولیسم میکروبی حیاتی هستند. معمولا این مواد مغذی محدود کننده نیستند؛ زیرا در غلظت های کافی در مواد منبع کمپوست حضور دارند.

پی اچ

یک پی اچ بین 5.5 تا 8.5 برای میکروارگانیزم های کمپوست بهینه است. از انجا که باکتری ها و قارچ ها مواد آلی را هضم می کنند، آن ها اسیدهای آلی را آزاد می سازند. در مراحل نخست کمپوست سازی، این اسیدها اغلب تجمع می یابند. افت پی اچ منتج، رشد قارچ و تجزیه سلولز و لیگنین را تسریع و تقویت می کند. علاوه بر این، در طی فرآیند کمپوست، معمولا اسیدهای آلی تجزیه می شوند. هر چند؛ اگر سیستم بی هوازی شود، تجمع اسید می تواند پی اچ را تا 4.5 پایین ببرد و شدیدا فعالیت میکروبی را محدود نماید. در چنین مواردی، هوادهی معمولا کافی است تا پی اچ را به محدوده مورد پذیرش باز گرداند.