1. 堆肥微生物和土壤生態網
台灣廚餘堆肥資源化發展協會
譯自美國加州環保局文件
簡介
堆肥是好氧發酵*的一個過程，期間微生物 真菌數量介於每克土壤 1萬和100萬菌落*。目
分解有機物至穩定物質，此物質能改善土壤品 前世界各地已被發現的大約有70,000種真菌，
質與肥力。在堆肥期間，微生物將有機物作為 但估計仍有⼀一百萬未被發現的種類。生態上，
食物來源，他們劇烈的生長和活動產生熱，二 真菌在分解死亡植物上起著關鍵作用。
氧化碳，水蒸氣，和腐植質*。當混入土壤，腐
植質能促進良好的土壤結構，提高保水、保存 細菌
養分能力，並有助於抑制侵蝕。腐植質大約佔
堆肥中最多的微生物是細菌。雖然每克
堆肥成品的60％。 土壤中往往有超過10億細菌，他們（放線菌除
各種有機物質如庭院修剪的枝葉，糞便， 外）對堆肥的貢獻卻沒有真菌多，因為他們的
廚餘都能作為堆肥材料。 尺寸相對較小。雖然細菌（放線菌例外）不會
此文件第一部分描述堆肥過程和相關的微生物。第 形成菌絲，它們也有助於固定聚集體，因為他
二部分則關於堆肥如何幫助土壤生態和植物健康。 們分泌的化合物能將相鄰的有機物和土壤粒子
連在⼀一起。細菌通常消化易降解的有機物。他
第一部分：堆肥過程和相關微生物 們在整個堆肥過程中是都是數量佔優勢的種
群，而放線菌和真菌則通常在後期階段才大量
堆肥微生物 繁殖。
來源
放線菌
堆肥需要的微生物存在整個自然環境中。
堆肥原料、水、空氣、土壤，和過程中使用的 雖然放線菌看起來與真菌相似，他們也會
各種機械上都有。這些不同的來源確保微生物 形成纖維束構成的網絡，但他們其實是細菌的
的高度多樣性，有助於在化學和物理環境變動 ⼀一種。這些纖維束能讓⼀一個群落的放線菌蔓延
劇烈的堆肥過程中保持活躍的微生物種群，這 至整個堆肥，他們也跟分解較頑固*的有機物相
些變動如pH值、溫度、水分、有機質和養分供 關。
應等。只有在極少數情況下添加微生物會有效 放線菌每克土壤約有10萬至100萬菌落，
果（見“接種堆肥”一節）。 他們的纖維束有助形堆肥成品中常見的有機物
聚集體。放線菌對水分條件比其他細菌寬容，
微生物的類型和需求 且會釋放geosmin，我們聞到潮濕泥土味的來
堆肥中的微生物包括細菌和真菌。由於放 源。
線菌獨特的性質，這裡將其作為第三類微生物
討論，雖然它其實是⼀一種特殊類型的細菌。大 堆肥過程
多數堆肥微生物是好氧菌，代表他們需要氧氣 堆肥的過程有幾個階段。在不同的階段，
或最好有氧氣存在。 溫度及養分供應量不停變化而影響微生物的種
許多堆肥的問題可歸因到氧氣含量不足， 類和數量。最初，肥堆與環境溫度相同。當微
以致於無法分解堆肥原料。堆肥微生物也需要 生物越加活躍，堆肥材料就漸漸升溫進入所謂
潮濕的環境，因為他們住在有機物顆粒周圍的 的中溫期*（10 - 40℃)。不久，微生物活動產
水膜。50％至60％的含水量是最佳的。 生的熱累積至進入高溫期*（41- 77℃)。這被認
為是堆肥最有生產力的階段。
真菌 嗜中溫和嗜高溫微生物是分別適應中溫及
真菌形成的細絲叫菌絲。真菌菌絲比放線 高溫條件的微生物。堆肥在高溫條件下以更快
菌大，有時可用肉眼看到。他們滲透在堆肥材 的速度進展。最後可迅速分解的原料耗盡，氣
料中，同時以化學和物理方式分解較頑固*的有 溫逐漸回歸到中溫範圍，熟成期就開始了。下
機物，如木質素和纖維素。真菌菌絲將堆肥固 面⼀一節說明每個階段的微生物。
定成小聚集體，能改善通風和排水。

2. 初始階段 在熟成階段，真菌和放線菌佔主導地位，
運輸和前處理過程中堆肥原料暴露在許多 真菌和放線菌依靠餘下較難分解的有機物如甲
來源的微生物中，他們都可能參加堆肥初始過 殼素，纖維素和木質素繁殖。這些化合物因為
程。最初，適中溫微生物佔主導地位，分解容 不溶於水而難分解，且由於它們的大小和複雜
易降解的醣類，蛋白質，澱粉和脂肪。易於取 性，不能進入細菌的細胞。因此分解這些化合
得的有機物質讓生長最快速的微生物能快速繁 物需要使用細胞外酶.*
殖，也就是細菌。嗜中溫細菌菌因此主宰初始 ⼀一旦複雜的有機化合物分解成更小，更可
階段的分解。這些細菌分解有機物並釋放熱 溶的形式，它們就可以進入細胞，並成為微生
量。適當大小的堆肥能保溫因此累積並開始提 物的食物和能源。能夠分泌分解這些材料的胞
高堆肥的溫度。幾個小時之內溫度可以上升至 外酶的微生物這時將佔優勢。
高於41℃。
真菌細胞外酶有⼀一特殊的功能，能分解廣
劇烈發酵階段 泛的各種化合物。真菌雖然生長和繁殖速度沒
當堆肥達到較高的溫度，嗜熱微生物開始 有細菌快，因此非常適合生存在充滿不易分解
主導。劇烈發酵階段中大部分有機物轉化為二 有機物的熟成階段。
氧化碳和腐植質，微生物大量增長。嗜高溫微
生物不斷分解剩餘的有機物並產生更多熱量。 熟成階段所需時間不定，較長的熟成時間
更能保證堆肥沒有病原體和phytotoxins*，如
由於技術的限制，實驗室中只能從嗜熱期
果堆肥未完全熟成（即不安定），它較高的微
中分離少數幾屬細菌群(Bacillus, Clostridium,
生物活性會增加耗氧。施用未完熟堆肥，可能
Thermus)，仍有許多其他微生物未被發現。在
適當通風的肥堆中，溫度能保持在55 -68℃。 降低植物根部的供氧。
人類的病原體，如病毒和傳染性細菌，通常無 此外，未熟成的堆肥可以含有較高量的可
法在如此惡劣的環境存活，這樣的高溫能快速 溶性有機物質（即有機酸），在某些操作會有
分解有機物，同時破壞人類和植物病原體以及 毒性，如育苗。評估堆肥成熟度的詳細信息可
雜草種子。 參考加州綜合廢物管理委員會（CIWMB）出版
由於堆肥的表面溫度較低，定期混合裡外 的：Compost: Matching Performance
(翻堆)是滅除病原體和種子必不可少的動作。 Needs with Product Characteristics。
翻堆還有助於增加通風。這也很重要，因為不
在熟成階段，腐植質漸漸增加。腐植質是
通風的堆肥，溫度可能超過71℃，停止所有微
⼀一類複雜的化學物質，來自於不完全分解的有
生物的活動，且微生物需要氧氣以有效分解有
機物。 機物。腐植質是自然界中最不易分解的物質。
這也是土壤保留營養物質（如氮，磷）和微量
過熱 元素（如銅，鋅，鐵，錳，鈣）最主要的機
如果堆肥過熱，約超過76℃，大多數微生 制。由於腐植質能很好地保留微量營養素和
物將被消滅，微生物活性將消失。活下來的微 水，他們往往是生物活動最多的地方，包括微
生物通常以孢子型態留存，當堆肥堆回到適合 生物、原生動物、無脊椎動物（例如蚯蚓、蠕
溫度時孢子又會開始生長。 蟲、跳蟲）和植物。
過熱之後，堆肥會冷卻到中溫狀態，嗜中
溫微生物返回活動。如果肥堆中分解的有機物 完熟堆肥中的微生物
質過少，則未必能夠產生足夠的熱重回嗜高溫 堆肥中的微生物及其生態極其多樣又複
期。在這種情況下，可能需要補充額外的原 雜，鑑定堆肥中的個別生物⼀一般很少實行，且
料，以確保最佳分解與消滅病原。 非常昂貴。通常在實驗室內進行鑑定和計數，
常見如放線菌，好氧菌，厭氧菌，真菌，固氮
熟成階段
菌，或假單胞菌等。
正常運作的堆肥最終將耗盡大多數的易分
專門分析堆肥的實驗室能根據採樣和觀察
解有機物，留下⼀一些纖維素、木質素和腐殖
提供堆肥中各種微生物的理想數量的參考準
質。細菌通常不太善於代謝這些剩餘的化合
則，DNA分析也提供⼀一個鑑定堆肥和土壤微生
物。因此，細菌數量將縮減。這時產生較少熱
物的新技術。但是，這種方法還處於起步階
能，溫度會慢慢下降到中溫。當回到中溫條
段，不常用於商業土壤實驗室。
件，最後的熟成階段就開始了。

3. 接種堆肥 特定的抑制為有益微生物分泌的化學物質
許多研究人員和公司表示他們可以判斷堆 毒害病原體或當它以病原體為食。許多植物病
肥產品的「健康」，並建議接種微生物以提高 原體含有纖維素或甲殼素（常見於昆蟲和真
其品質和效果。然而，沒有確鑿的證據證明接 菌）。某些堆肥中的微生物，如
種任何特定微生物能改善完熟堆肥的任何特 Gliocladium、Pseudomonas、
性。原生的微生物迅速就能壓制引入的微生 Trichoderma、Streptomycetes等，產生的
物。引進的微生物可能僅只提供原生生物額外 酶能分解這些化合物，在此過程中殺死病原
的營養成分。微生物接種，如果需要的話，可 體。
以在施用堆肥前施加。 堆肥的高溫階段能夠殺死植物人類病原。
這種熱也會殺死某些不耐熱的有益微生物。因
此堆肥若要作為⼀一種減少植物病原體的手段，
第二部分：堆肥對土壤生態網和植物健康的貢
必須重新生長這些有益微生物。
獻
加州的商業堆肥生產商並沒有接種的習
許多人認為堆肥主要可添加營養素。但是，其
多樣化的微生物結合高量的有機物能提供更為 慣。分析通常證明，有益微生物的重新生長是
自然發生的。然而，⼀一些研究顯示，以某些已
顯著的好處。
知生物控制劑（真菌和細菌）接種能保證抑制
土壤由多種有機和無機成分構成，相互動態影 病原效果的穩定。
響。生物小至細菌大至昆蟲如蚯蚓，都幫助循
分解污染物
環養分、促進土壤生態網和周圍植物的健康。
好氧發酵且充分熟成的高品質堆肥，可以在幾 熟成的堆肥已證明是⼀一種減少土壤和水中
有機污染物的有效工具。堆肥生物整治能分解
個方面促進土壤生態和植物的健康。堆肥引入
或轉化許多類型的污染物，包括氯化或未綠化
多種微生物，可能有助於營養物質的循環和控
制病原體。堆肥提供有機質，除了其他各種效 的碳氫化合物、溶劑、農藥、石油製品。堆肥
中的微生物分解這些污染物，轉化為較少環境
用，也可作為各種微生物的食物來源。
影響的的成分。
堆肥帶入有益微生物
堆肥提供有機質來源
當施加進土壤，堆肥便帶入了豐富的有益
土壤有機質可以來自各種來源，包括作物
微生物。正如第⼀一部分提到，在堆肥過程中植
或植物殘體，覆蓋作物和堆肥。堆肥主要成分
物和人類病原體會被消滅。其餘的有益微生物
為有機質，有機質在土壤中有多種重要功能：
提供土壤和植物數種功能的。
為微生物提供食物
循環養分
幫助土壤釋放營養的細菌和真菌使用有機
氮要被植物吸收，必須處於在無機狀態，
物作為食物和能量來源。因此堆肥提供了微生
如硝酸根（NO3-）或氨根（NH4+）。植物沒
物燃料。堆肥也提供了微生物極好的棲息地。
有能力將有機氮轉化為這些無機狀態。幸運的
是，普遍存在於土壤和堆肥的微生物能將有機 保存養分和水分
氮轉化成無機氮，這個過程稱為礦化。植物可 有機物質透過其陽離子交換量捉住許多營
攝取礦化過程釋放的養分。 養物質。由於堆肥分子帶負電荷，它們吸引並
已經被劇毒農藥如甲基溴(燻寶、燻王，92 捉住帶正電的離子，如鈣，鉀，氨，鎂。
年禁止使用)污染的土壤，可能缺乏這些有益的 增加孔隙度
微生物。堆肥可以幫這些土壤重新接種這些與
有機質增加土壤團粒：⼀一種像麵包屑⼀一樣的土
養分循環相關的微生物。
壤結構，因此增加孔隙。孔隙能改善土壤保水
抑制疾病 與透水，因此持續使用堆肥能改善灌溉效率。
堆肥包含了種類驚人的微生物，其中許多
可能有益於的控制病原體。他們通過特定的或
普遍的抑制控制植物病原。
普遍抑制為當有益微生物佔據了病原的生 加州環保局原文網站：
態區位。例如，有益微生物可能搶走病原的能 http://www.calrecycle.ca.gov/
源、養分、或生存空間，從而減少病原體的生
Publications/Detail.aspx?
存機率。
PublicationID=857

4. 延伸資料
Compost: Matching Performance Needs
with Product Characteristics, CIWMB
Publication
#443-00-005. Available from the CIWMB at
(916) 341-6300 and also at
www.ciwmb.ca.gov/
Publications/Organics/44300005.doc.
Composting Reduces Growers’
Concerns About Pathogens, CIWMB
Publication
#442-00-014. Available from the CIWMB at
(916) 341-6300 and also at
www.ciwmb.ca.gov/
Publications/Organics/44200014.doc.
Persistence and Activity of Pesticides in
Composting, CIWMB Publication
#442-00-015. Available from the CIWMB at
(916) 341-6300 and also at ww
w.ciwmb.ca.gov/
Publications/Organics/44200015.doc.
Compost Quality Standards, Organic Ag
Advisors and BBC Laboratories, Inc.
Available from the CIWMB at (916)
341-6300.
California Integrated Waste Management
Board: www.ciwmb.ca.gov/Organics/
Soil Quality Institute’s Soil Biology Primer,
www.statlab.iastate.edu/survey/SQI/
SoilBiologyPrimer/
U.S. EPA’s Bioremediation Fact Sheet,
www.epa.gov/epaoswer/non-hw/
compost/
bioremed.pdf
BBC Laboratories, Inc.,
www.bbclabs.com, (480) 967-5931.
Soil Foodweb, Inc.,
www.soilfoodweb.com/, (541) 752-5066.