شیمی کمپوست(کد 0249)
راهنمایی ضروری: اغلب قریب به اتفاق مطالب این سایت ترجمه خود ما هستند. با توجه به اینکه برخی از این مطالب برای خواننده ایرانی ابهام و سرگشتگی ایجاد می کند، گاه مجبور به ارائه توضیحات اضافی هستیم. از آنجا که برای همه خوانندگان واجب و ضروری است که مطالب ترجمه را از توضیحات اضافی تشخیص دهند، تمام توضیحات اضافی را بصورت نوشته های کج دارای خط زیرین آورده ایم.
نسبت کربن به ازت
از میان تمام عناصر مورد نیاز برای تجزیه میکروبی، کربن و نیتروژن از مهمترین ها هستند. کربن هم به عنوان منبع انرژی عمل کرده و هم بلوک ساختمانی اصلی است که حدود 50 درصد جرم سلولی میکروب را تشکیل می دهد. نیتروژن، جزء اساسی پروتئین ها، اسیدهای نوکلئیک، آمینو اسیدها، آنزیم ها و کوآنزیم ها است که برای رشد سلولی و عملکرد مورد نیاز هستند.
برای فراهم کردن مقدار بهینه این دو عنصر حیاتی، شما می توانید از نسبت کربن به ازت برای هر کدام از محتویات کمپوست استفاده کنید. نسبت ایده آل کربن به ازت در کمپوست سازی عموما حدود 30 به 1 یا 30 قسمت وزنی کربن به 1 قسمت وزنی ازت در نظر گرفته می شود. چرا 30 به 1؟ در نسبت های کمتر، ازت به میزان اضافی تامین می شود و با از دست رفتن به صورت گاز آمونیاک، بوی نامطبوع تولید می کند. در نسبت های بالاتر، نیتروژن کافی برای رشد بهینه جمعیت های میکروبی وجود ندارد. پس، کمپوست نسبتا سرد باقی می ماند و تجزیه با نرخ کم جلو می رود.
نسبت های عمومی کربن به ازت برای مواد عمومی کمپوست را می توان در جداول منتشر شده ای همانند کتاب راهنمای کمپوست سازی در مزرعه دید. بطور عمومی، موادی که سبز و مرطوب هستند تمایل به داشتن ازت زیاد دارند و قهوه ای ها و خشک ها کربن بالا دارند. مواد دارای نیتروژن بالا شامل هرس های چمن، برش های گیاهان، خرده های میوه و سبزی می باشند. مواد قهوه ای یا چوبی همانند برگ های پاییزی، خرده های چوب، خاک اره، کاغذ ریز، ریز شده کربن بالا دارند. شما می توانید نسبت کربن به ازت ترکیب کمپوست خود را محاسبه کنید، یا بتوانید شرایط بهینه را با استفاده از ترکیب موادی که کربن بالا دارند و دیگر موادی که ازت بالا دارند بسادگی تخمین بزنید.
* Dickson, N., T. Richard, and R. Kozlowski. 1991کمپوست سازی برای کاهش جریان زائدات: یک راهنما برای کمپوست سازی زائدات حیاط و غذا در مقیاس کوچک. همچنین برای خرید از طریق سرویس مهندسی کشاورزی ناحیه شمال شرقی دانشگاه کرنل در دسترس است.
همچنانکه فرآیند کمپوست سازی به پیش می رود، نسبت کربن به ازت به تدریج پایین می رود و در محصول نهایی از 30 به 1 به 10 الی 15 به 1 می رسد. این امر به خاطر این رخ می دهد که هر زمان که مواد آلی توسط میکروارگانیزم ها مصرف می شوند، دو سوم کربن بصورت دی اکسید کربن هدر می رود. بخش سوم باقیمانده همراه با نیتروژن جزء سلول های میکروبی می شود. به مجرد اینکه سلول ها می میرند، این کربن برای استفاده بیشتر رها می گردد.
اگر چه نائل شدن به نسبت تقریبی 30 به 1 کربن به ازت، هدف مفید طرح ریزی عملیات کمپوست سازی است، این نسبت ممکن است متناسب با قابلیت فعالیت زیستی مواد مورد سوال نیاز به تنظیم شدن داشته باشد. اغلب نیتروژن در مواد قابل کمپوست شدن بخوبی قابل دسترس است. هرچند، مقداری از کربن ممکن است در ترکیباتی که مقاومت بالایی در برابر تجزیه بیولوژیکی دارند باند شود. برای مثال، روزنامه، آرامتر از دیگر انواع کاغذ تجزیه می شود، زیرا از الیاف سلولز غلاف شده در لیگنین، یک ترکیب فوق العاده مقاوم که در چوب پیدا می شود، ساخته شده است. بطور مشابه، ساقه های ذرت و بوریا تجزیه آرام دارند، زیرا از یک شکل مقاوم سلولز ساخته شده اند. اگرچه همه این مواد هنوز می توانند کمپوست شوند، نرخ های نسبتا آرام تجزیه آن ها به معنی این است که همه کربن آن ها بخوبی در دسترس میکروارگانیزم ها نیست؛ پس نسبت بالاتر اولیه کربه به ازت برنامه ریزی می شود. اندازه ذره یک ملاحظه آشکار است؛ اگرچه مقدار یکسان کربن در توده های قابل مقایسه خرده های چوب و خاک اره وجود دارد، سطح بزرگتر خاک اره، کربن آن را بخوبی قابل دسترس توسط میکروب می سازد.
اکسیژن
جزء ضروری دیگر برای کمپوست سازی موفق، اکسیژن است. به مجرد اینکه میکروارگانیزم کربن را برای به دست آوردن انرژی اکسیده می کند، اکسیژن مصرف شده و دی اکسید کربن تولید می گردد. بدون اکسیژن کافی، فرآیند بی هوازی شده و بوهای نامطبوع مشتمل بر بوی تخم مرغ گندیده حاصل از گاز سولفید هیدروژن تولید خواهد گشت.
پس، برای نگه داشتن شرایط هوازی، چقدر اکسیژن مورد نیاز است؟ اگرچه اتمسفر 21 درصد اکسیژن دارد، میکروارگانیزم های هوازی می توانند در غلظت هایی به کوچکی 0.05 زنده بمانند. برای نگهداری کمپوست سازی هوازی، غلظت های اکسیژن بیش از 10 درصد بهینه در نظر گرفته می شوند. از طریق پخش طبیعی و همرفت، بعضی سیستم های کمپوست می توانند اکسیژن کافی را بطریق منفعل نگهداری کنند. دیگر سیستم ها نیاز به هوادهی فعال دارند که از طریق هوادهی یا چرخاندن یا اختلاط اجزاء کمپوست فراهم می گردد.
تعادل مواد مغذی
فسفر و پتاسیم کافی و مواد معدنی نادر(کلسیم، آهن، بور، مس، غیره) برای متابولیسم میکروبی ضروری هستند. به طور معمول این مواد مغذی محدود کننده نیستند زیرا در غلظت کافی در مواد منبع کمپوست وجود دارند.
پی اچ
برای میکروارگانیزم های کمپوست یک پی اچ بین 5.5 و 8.5 بهینه است. به مجرد اینکه قارچ ها و باکتری ها مواد آلی را هضم می کنند، اسیدهای آلی رها می سازند. در مراحل نخستین کمپوست، این اسیدها اغلب تجمع می یابند. افت منتج از پی اچ، رشد قارچ ها و تجزیه سلولز و لیگنین را تشویق می کند. معمولا اسیدهای آلی بعدا در طی فرآیند کمپوست تجزیه می شوند. هرچند، اگر سیستم بی هوازی شود، تجمع اسید می تواند پی اچ را به زیر 4.5 برساند و به شدت فعالیت میکروبی را محدود نماید. در چنین حالاتی، معمولا هوادهی کافی است تا پی اچ کمپوست را به محدوده های قابل پذیرش باز گرداند.
