碳源和氮源是微生物利用的营养物质及维持其自身能量的来源,C/N比值对微生物的正常生长繁殖及肥料品质均有重要的影响。堆肥物料碳氮比的变化在堆肥中有特殊的意义。
在堆肥化过程中,碳在微生物的新陈代谢过程中由于氧化作用约有2/3变成二氧化碳而排出,约1/3用于细胞质的合成。因此,碳是发酵过程的动力和热源,被称为微生物(细胞)的能源,氮主要用于细胞原生质的合成作用而留于系统内。
就微生物对营养的需求而言,碳氮比是一个重要因素。
微生物生长需要碳源,蛋白质合成需要氮源,微生物合成一份蛋白质大约需要30份碳。对于堆肥来讲,堆肥C/N比应满足微生物所需的最佳值。
研究表明理想C/N比为30一35,最多不超过40。
C/N比值低会导致氮素大量损失使得肥效降低,特别是在温度及pH值较高时,堆料中的氮以NH₃的形式损失,并且散发出臭味;并且堆肥产品也会给农作物带来不利影响。
用C/N比低的原料(15.7:1)进行堆肥实验,结果是微生物对有机物的生物氧化过程中出现了严重的氮素损失,也降低了有机肥效。但是,当C/N比高于35时,微生物必须经过多次生命循环,氧化掉过量的碳,直到达到一个合适的C/N比供其进行新陈代谢,因而C/N比高会降低降解速度。
碳氮比不仅仅影响发酵时间,也是影响堆肥制品质量的重要因素之一。
如果C/N比更高,容易导致成品堆肥的C/N比过高,这种堆肥施入土壤后,将夺取土壤中的氮素,引起土壤"氮饥饿",影响作物生长。
若C/N比低于20:1,可供消耗的氮素少,氮素养料相对过剩,超过微生物所需要的氮,细菌就会将其转化为氨态氮而挥发掉,导致氮元素大量流失而降低肥效。
在堆肥化过程中,C/N比也是影响堆肥温度的因素之一。C/N比小温度上升快,但堆层达到最高温度低;C/N比大,堆层达到最高温度反而高,但温度上升慢。
磷是磷酸和细胞核的重要组成元素,也是生物能ATP的重要组成成分,一般要求堆肥料的碳/磷比应在75~150的范围内比较适宜。