By: Brent W. Auvermann, Lanny A. McDonald, Robert Devin and John M. Sweeten
馬糞の管理されていない備蓄は、見苦しく、臭いがあり、ハエがたかるような惨状となることがあります。
馬の愛好家、獣医師、および寄宿舎の経営者にとって、馬糞の処理と処分は厄介なことです。 馬の施設や大型動物の動物病院の経営者は、しばしば、自分の敷地から糞尿を引き取るために第三者にお金を払うことによって、その課題に対処します。
しかしながら、さもなければ負債となる製品の需要を刺激する優れた方法があります。
馬の愛好家は、堆肥管理の成功に貢献する基本的な科学的原理とその他の要因を理解する必要があります。
堆肥化とは何ですか
堆肥化は、有機物を腐植として知られる製品に制御された分解または分解です。 堆肥化のプロセスは、
- 好気性でなければなりません。 空気、特に酸素の存在下で、有機物は臭気に関する問題を起こすことなく分解されます。 酸素なしで行われる生物学的分解、または嫌気性消化は、しばしば「発酵」と呼ばれます。 これは通常、強烈で不快な臭気と関連している
- Biologically mediated. 堆肥化のような生物学的媒介プロセスでは、有機物を消化するために、自然界に存在するバクテリアや菌類を利用します。 これらの微生物は自ら熱を発生させるため、寒冷地であっても通常、補助的な熱を加える必要はありません。 一方、有機物を純粋に化学的に酸化させることは、一般に「燃焼」と呼ばれている。 言うまでもなく、私たちはそれが起こることを望んでいません！）
- Thermophilic (好熱性)。 この高温では、大腸菌群やサルモネラ菌などのほとんどの微生物病原体が破壊され、最も丈夫な雑草の種子を除いてすべてが不活性化されるのです。 大腸菌群やサルモネラ菌などほとんどの微生物病原体は破壊され、最も丈夫な雑草の種子を除いてはすべて不活性化される。(例外として、炭疽菌として知られる芽胞形成細菌、バシラス・アンスラシスがある。近くの動物に炭疽菌が疑われる場合、その糞尿の堆肥化は推奨しない。) 華氏50度から華氏90度の間の周囲温度で行われる堆肥化プロセスは、好中性堆肥化として知られている
- Controlled. 糞尿が備蓄されているところならどこでも、ある程度の好気性および/または嫌気性消化が起こります。 しかし、最終的な結果はまちまちで、予測不可能である。 堆肥化は管理されたプロセスである。
完全な堆肥化では、炭水化物、糖、タンパク質、脂肪、セルロース系化合物などの有機物が酸素および水と反応し、二酸化炭素、水蒸気、腐葉土を生成します。 不完全な堆肥化では、脂肪酸などの中間生成物が発生し、悪臭を放ったり、植物に有害な場合があります。
コンポストの成熟度
糞尿やその他の有機物が完全に酸化・分解されたものは「成熟した」コンポストと呼ばれます。
堆肥の成熟度を判定する方法にはいくつか確立されたものがあります。 最も簡単な方法は、茎の長い温度計を使って堆肥のバルクの内部温度を監視することである。 新鮮な堆肥の山の温度は急速に上昇し、160度F以上になった後、堆肥の温度が再び気温に近づくまでゆっくりと下がります。 堆肥を切り返したり、空気を入れたり、再び湿らせたりした後に、堆肥が自然に再加熱される場合、それはおそらく成熟していないのでしょう。
堆肥の成熟度を決定する、より直接的な方法は、微生物の呼吸またはガス交換速度に基づくものです。 レスピロメトリーに基づく成熟度試験では、堆肥内に標準化された水分と通気性の条件を作り、指定された期間中の酸素消費量または二酸化炭素の生成量を測定する。
堆肥の成熟度に関する商業的な試験としてよく知られているものに、Woods End LaboratoriesのSolvitaTM試験キットがあります。 ソルビタTMテストは、密閉容器内の酸素と二酸化炭素の飽和度の変化に反応してテストストリップの色が変化する、4時間の簡単な成熟度測定法である。
テキサス州運輸局は、公道沿いの植生に使用されるすべての堆肥について、ソルビタTMテストまたはそれと同等のものを用いた成熟度測定を義務付けています。 TXDOTの成熟度の仕様を満たすには、最低でも7という値が必要です。
コンポストの成熟度は、植物の生育にとって重要な意味をもっています。 成熟した堆肥は、すでに供給が限られている可能性のある栄養素、特に窒素を植物と競合することはない。 未完成の堆肥を土壌に混ぜると、好気性の微生物が植物と必須栄養素を奪い合い、植物の成長を妨げたり枯らしたりする可能性があります。 さらに、未熟な堆肥は植物に有毒な脂肪酸、つまり「植物毒」を比較的多く含む可能性があります。
堆肥化の最適条件
小規模堆肥化システムの管理者は、変動する糞尿組成や制御できない天候などの幅広い状況に対応しなければなりません。 しかし、ある種の条件は、堆肥化プロセスのさまざまな要素を改善するために制御することができます。 水分 – 十分な水分は、堆肥化に必要な微生物に可溶性の栄養分を供給します。 しかし、水分が高すぎると、酸素の供給が少なくなり、悪臭が発生しやすくなります。 多くの場合、水分量が35～55重量％であれば、効率よく好熱性堆肥を作ることができます。 温度が高いと蒸発が促進されるため、堆肥化プロセスを早期に停止させないために、しばしば水を加える必要があります。 これは、テキサス州パンハンドル、トランスペコス地域、サザン・プレインズなどの半乾燥気候ではほぼ常に当てはまります。
Carbon-to-Nitrogen (C:N) Ratio – 酸素と並んで、微生物にとって最も重要な栄養素は、炭素と窒素です。 人間の代謝が食事中のタンパク質と炭水化物の適切なバランスから恩恵を受けるように、堆肥化プロセスの微生物は、利用可能な窒素と利用可能な炭素が互いに、また水分や酸素と適切にバランスしているときに最もよく機能します
一般に、堆肥化システムを最適化する平均のC：N比率は重量比で25：1～30：1です。 C:N比が高いと、窒素が制限された状態になり、窒素の乏しい最終コンポストになる。 C:N比が低い堆肥は、窒素を完全に安定化できず、ガス状のアンモニアが大気中に過剰に放出される可能性があります。 ほとんどの家畜・家禽堆肥のC:N比は15:1または10:1のオーダーである。 したがって、作物残渣、木材チップ、おがくずなど、炭素含有量の多い他の材料を糞尿に加える必要があります。 馬糞と木屑の混合物は完全な堆肥化に適している。
酸素飽和度 – 好気性微生物がその仕事を完了するには水に溶けた酸素を必要とするので、堆肥化の効率は堆肥粒子の周囲の間隙に自由酸素を維持することに依存する。 酸素飽和度は遊離酸素の利用可能性を測定し、間隙ガス中の酸素の体積分率として定義されます。 標準的な空気の酸素濃度は約21%です。堆肥の山の好気性生物は常に酸素を消費しているので、間隙の酸素濃度は一般に21%より低くなりますが、それでも好気性状態は維持されるでしょう。
酸素飽和度が下がりすぎると、5%前後になると酸素依存性の微生物が停止し始め、嫌気性微生物がさらなる消化を担当することになります。 その場合、顕著な温度低下を伴います。 好気性条件の酸素飽和度は、組み合わせた原料の透過性に応じて、受動的または能動的（強制空気）曝気により維持することができる。 馬糞と十分な量の木屑や藁を組み合わせたものは、粒子径が異なるため多孔質でガスが透過しやすくなっています。 馬糞と、より細かい材料であるおがくずの混合は、堆肥のバルクに十分な透水性を維持するために、やや高度な管理を必要とします。
馬糞から堆肥を作る
農場での堆肥化システムを設計するにはいくつかの方法があり、すべての規模や種類の馬用施設に適したものはない。 しかし、どのようなシステムであっても、次のような単純な構成要素で構成されている必要があります。
- 未加工の糞尿を置く場所；
- 内部温度を高く保つのに十分な大きさの4～6個のビンまたは自立した杭；
- 杭を回したりビンからビンへ堆肥を移動する仕組み（小規模な作業では手作業、広い場所では小型フロントエンドローダー）；
- 水の蛇口またはポンプと水タンクの組み合わせ、スプレーノズル；であるべきだ。
堆肥ビンの数と大きさは、施設で発生する糞尿の量と望ましい回転頻度によって決定される。 2～3週間の望ましい回転頻度を設定する。 その期間に発生する糞尿の一輪車積載量を数える。 一輪車1台分の容量を見積もり、それに必要な容積を得るための台数を掛けます。 次に、飼養頭数が増加しても十分な容量を確保できるように、さらに 50 パーセントの容量を追加します。
例えば、一輪車が満杯に盛ったときに3立方フィートの糞尿を入れ、一日当たり16台の一輪車が発生し、2週間ごとにコンポストを回す場合、最初のビンは次のように容量があるはずである。 容量＝（3立方フィート／荷重×16荷重／日×14日）×1.50＝1,008立方フィート
最初のビンの床面積は、容量と設計深さ（フィート）を割って計算されます。 コンポストパイルは少なくとも4フィートの深さが必要なので、最初のビンの床面積は1,008 ÷ 4 = 252平方フィート、または約16フィート×16フィートの大きさと計算されます。 フロントエンドローダーに十分なリーチがある場合は、作業深度を6フィートまたは7フィートにすることで床面積を小さくすることができます。 6フィートの深さの場合、床面積は168平方フィート、または12フィート×14フィートとなる。 各ビンの中の材料の体積は、材料が分解されるにつれて減少するので、必要であれば、その後のビンをわずかに小さくすることができる。
糞尿と敷料の含水率は通常、生の状態で50～60%であるため、堆肥が2～3番目のビンに移動するまでは、おそらく水分を追加する必要はないだろう。 十分な給水と圧力をかけ、堆肥を回転させながら湿らせる。 水分は4週間以内に25%まで低下することがある。 コンポストの含水率を25%から55%に上げるには、コンポスト100立方フィートあたり約20～30ガロンの水を加える。 4つの容器（各1,000立方フィート）に水分を追加するシステムの場合、容器を回転させるたびに約1,200ガロンの水が必要です。 しかし、実際に必要な水の量は、使用する敷料の種類、敷料に含まれる粒子の大きさ、その他の現場固有の要因によって大きく異なります。
一度にすべての水を加えようとしないでください。 その代わり、スプレーノズルを使って、ローダーバケットをビンに入れるたびに水をコンポストに送り込みます。 適切な水分量を確認するのは簡単です。 よく混ざったビンの中央からコンポストを一掴みし、こぶしで強く握ってみてください。 コンポストから自由に水滴を絞り出すことはできないはずですが、手がわずかに濡れた状態になるはずです。 もし、うっかりコンポストが濡れすぎてしまっても、慌てずにビンのコンポストの温度に注意し、2～3日経っても温度が上がらない場合は、コンポストを入れ替えるようにしましょう。 もし、どのビンからも腐敗臭がするようであれば、水分が多すぎるのでしょう。
コンポストの温度を測る
コンポストの温度をチェックすることは、コンポストシステムを管理する上で最も簡単で手っ取り早い方法です。
温度計をコンポストバルクの半分まで慎重に挿入し、針またはデジタル表示が安定するのを待ちます。 ダイヤル式温度計の場合、2分ほどかかることがあります。 日付、時間、ビンまたはパイル番号、ビン内の場所（例：中央、北西の角、など）、温度を記録します。 温度は中央付近で最も高くなるはずであるが、奇妙な測定値を平均化するために数カ所で温度を測定する。 温度計を外から見えない冷たい場所や湿った場所に直接差し込むこともあり、それはビン全体の特徴ではありません。
コンポストを回転させてから最初の1週間は、少なくとも毎日温度を測定してください。 その後、ビンの温度が130度から160度の間の好熱性範囲にあれば、それほど頻繁に温度を測定する必要はなく、毎週でも十分でしょう。 寝返りや湿潤直後の温度は明らかに気温に近いものですが、48時間以内に著しく回復するはずです。 温度測定値をファイルに保存しておくと、購入希望者に雑草の種や病原体がコンポストに含まれていても問題ないことを説明するのに役立ちます。
コンポストの成熟度をモニタリングする
コンポストの成熟度は園芸や農業のユーザーにとって非常に重要なので、成熟度テストを系統的に始めるのは理にかなっていると思います。 レスピロメトリーベースのテストキットは1つ15ドルから20ドルもするので、賢く使いましょう! 水分の添加や通気性（温度データから容易に判断できる）に素早く反応するパイルやビンには、成熟度テストを使用しないでください。 しかし、販売後4週間以内の原料には、調整を行う時間を確保するためにテストを使用する必要があります。
Laboratory analysis of compost
Agricultural users and commercial nurseries are keenly interested in compost levels of nitrogen, phosphorus, and potassium and in some cases, micronutrients such as iron or zinc.但し、堆肥に含まれる窒素、リン、カリウム、場合によっては、鉄や亜鉛などの微量栄養素については、農業関係者や商業保育園は強く関心を寄せている。 鉢植え用ミックスに使用する場合、塩分濃度も重要である。 一般的に、園芸用堆肥の栄養分は、通常、生育を何ら制限しない。
Do’s and don’t for the small-scale composter
- DO 必要に応じて水を追加するための準備をすることです。 屋根のある建物から雨水を集めたり、屋外の配管からのブリーダーラインにフロートバルブを付けたりすれば、近くのタンクを満水に保つことができるかもしれません。 乾燥した気候では、降雨を取り込むために杭の上部を形成するとよい。
- DO コンポストエリアの排水がよくなるように十分に土を動かす。 特に糞尿や堆肥の周辺に水が溜まっていると、臭いやハエの問題が発生します。 小型のボックスブレードを使用すると、滑らかで水はけのよい場所を保つことができます。
- DO 数日おきにコンポストの温度を監視します。
- DO composting areaを清潔に保ち、よく手入れをすること。 良いイメージはマーケティングの成功に不可欠です。
- DO 完成品を自分の景観、プランター、庭で使用すること。
- 自分が使って気に入れば、顧客も試してみたくなるものです。
- 時々コンポストサンプルの実験室分析を行うようにしましょう。 自分の製品を知ることは、顧客を安心させ、システムを改善する方法を特定するのに役立ちます。 日常的な分析には、窒素、リン、カリウム、硫黄、および総塩分濃度が含まれます。 有機物の分析にはかなりの費用がかかりますが、堆肥の品質を低下させる鉱物の多い土を収穫する方法が使われていないかどうかを判断するのに役立ちます。 堆肥を敷料として使用したい場合は、病原菌の定期的な分析が良い保険となります。
- 牛舎やペンから糞尿を慎重に回収しましょう。 糞尿に鉱物の土が混じらないようにし、毎日何台の一輪車がシステムに運ばれているかを記録しておくこと。
- 極端に寒い時期にコンポスト作業を始めようとするのは、少なくとも4フィートの深さの山をすぐに作れるだけの暖かい糞尿（華氏50度以上）がない限りはやめましょう。 小さな山では熱が急速に奪われ、微生物に適した温度を維持することができません。 極端に寒い時期にパイルを回転させると、リバウンドが遅くなることがある。
- コンポストパイルは、材料を一般に販売する予定がある場合は、枝肉を分解したり保存するために使用しないこと。 枝肉の堆肥化は糞尿の堆肥化よりも難しく、大きなマーケティングリスクを伴い、堆肥を自分の敷地内で使用する経営に適している。 堆肥化システムを枝肉処理に使用したい場合は、まず枝肉がなくてもシステムがうまく機能することを確認し、次に枝肉を追加して、必要に応じて技術を改良します。 良いシステムであれば、コンポストは鶏から成長した乳牛まで、あらゆるサイズの動物にうまく機能します。
- コンポストを配ってはいけません。 わずかな手数料が関心を呼び、その収益は、機会があれば技術や設備を改良するのに役立ちます。
- 破損したビンの構造を放置しないでください。 小さなダメージはすぐに大きく高価なダメージに変わり、コンポストシステムを中断させ、迅速な回復を困難にします。
- 従業員にコンポストパイルをゴミ箱の代わりとして使わせないことです。 バリングワイヤー、注射器、ソーダ缶、麻ひも、その他の不活性物質は、マーケティング活動にとって致命的となりえます。 品質、一貫性、外観はマーケティング成功の基礎である。
- Don’t assume that bins is the only workable configuration for a composting system. ビンはシステムに整理整頓の雰囲気を与えますが、ビンと杭の大きな違いは、押し付ける頑丈なものがあるかないかだけです。 もし、管理しやすい静的な杭のシステムを考案でき、見た目が最も重要視されないのであれば、わざわざ余分な努力や費用をかける必要はありません。 堆肥の秘密：芝生、庭、肥育場、農場での堆肥化の方法とその理由。 Acres USA, 1997.
Epstein, E. The Science of Composting. テクノミック出版, INC. 1997.
Sweeten, J. M. “Composting Manure and Sludge”（堆肥と汚泥の堆肥化）。 L-2289, Texas Agricultural Extension Service.
TXDOT. “Furnishing and Placing Compost”（堆肥の製造と配置）。 Special Specification Item 1009, Texas Department of Transportation.
Acknowledgements
テキサス州ランドール郡のティンバークリーク動物病院の施設をこのプロジェクトに利用させてくれたGregg Veneklasen, D.V.M. に感謝する
以下の方々がコンポストの管理、データ収集、データ分析で協力してくれた。 Kevin Heflin, TAEX-Amarillo; Megan Campbell Williams, TAES-Amarilllo; そして Bob Burkham, TAEX-Canyon. また、Tierra Blanca Creekプロジェクトを通じてこの実証実験のためのリソースを提供してくださったJohn M. Sweeten博士とBob Robinson博士に感謝する。
多くの有益なコメントと提案をいただいた査読者の方々に感謝する。
この実証および実施プロジェクトは、米国環境保護庁およびテキサス州土壌水質保全委員会からのセクション 319 水質助成金により一部資金提供されました。
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