Agricoltori, comuni e giardinieri domestici comprendono allo stesso modo il concetto e il valore di compostaggio, ma potrebbero non capire come fare un buon compost. Il National Organic Program (NOP) offre linee guida per il compostaggio per eliminare agenti patogeni e semi di piante infestanti. Tuttavia, seguire queste linee guida non garantisce la creazione di compost di qualità. Per affrontare questa preoccupazione, la ricerca sul compostaggio a Rodale Institute è orientato allo sviluppo di metodi che produrranno compost di qualità e chiarire alcune delle migliori pratiche al fine di ottenere un maggiore successo nell'implementazione delle linee guida NOP.
Il compostaggio è la decomposizione ossidativa di una miscela di materiali organici. L'ossigeno è necessario per sostenere la crescita di organismi benefici e per eliminare il rischio di agenti patogeni e altri composti tossici. I materiali di scarto vengono mescolati insieme e quindi miscelati regolarmente per mantenere livelli di ossigeno adeguati in tutte le parti del mucchio. L'ossigeno viene costantemente utilizzato dal microrganismi che stanno abbattendo il materiale organico e c'è un volume limitato di spazio tra le particelle di materiale del mucchio per contenere l'ossigeno. Di conseguenza, un cumulo di compost deve essere girato molte volte per "riempire di nuovo" gli spazi nel cumulo con ossigeno. Questo processo di rotazione assicura che i livelli di ossigeno non scendano abbastanza in basso da uccidere gli organismi buoni e far crescere gli agenti patogeni.
Le linee guida NOP richiedono che il compost venga girato un minimo di cinque volte entro un periodo di 15 giorni, durante il quale la temperatura deve essere mantenuta tra 131 e 170 gradi F.Mentre le linee guida agiscono come una rete di sicurezza per garantire la distruzione dei patogeni, non garantiscono che nel prodotto finale si produca una varietà di organismi benefici. In alcuni casi, durante la fase attiva del compostaggio quando gli organismi utilizzano molto ossigeno, cinque turni in 15 giorni potrebbero non essere sufficienti per mantenere l'ossigeno adeguato per la crescita di organismi benefici. In altri casi, potrebbe non essere necessario girare la pila fino a cinque volte nel periodo di 15 giorni.
Questo è un problema critico che può lasciare i compositori a sentirsi incerti. Invece di una regola generale per la rotazione, le linee guida che aiutano i compositori a sapere esattamente quando la pila ha bisogno di aria migliorerebbero il prodotto finale. Osservando gli indicatori biologici dell'attività del compost in un cumulo, un cumulo di compost può essere girato nel momento esatto in cui gli organismi hanno bisogno di più aria.
Stabilire la ricerca: maggio
Lo scorso maggio, nell'ambito di un progetto di ricerca finanziato da un Natural Resources Conservation Service Conservation Innovation Grant (NRCS-CIG), sei pile sono state costruite su blocchi di cemento per indagare sui problemi con la gestione del compost secondo le linee guida NOP. Le pile erano realizzate con materiali identici: foglie come fonte di carbonio, rifiuti alimentari come materiale verde e letame di pollo come un alto apporto di azoto. Tre pile sono state gestite secondo le linee guida NOP e le altre tre sono state gestite da un processo noto come TAT (rotazione in base alla temperatura).
L'attività e la crescita degli organismi produce grandi quantità di calore e fa aumentare rapidamente la temperatura di un cumulo di compost. Questo calore è essenziale per uccidere batteri patogeni dannosi, funghi, protozoi, vermi e altri parassiti nonché semi di piante infestanti nel mucchio e può anche dirci quando è necessario girare il mucchio. Usiamo termometri per misurare la temperatura dei nostri cumuli di compost come indicatore dell'attività dei microrganismi nei cumuli. Quando una pila raggiunge i 160 gradi F (o più), sappiamo che è il momento di girare la pila perché le alte temperature indicano che l'attività degli organismi è così alta che l'ossigeno nella pila viene consumata più velocemente di quanto possa diffondere nel mucchio dall'aria esterna. Questa perdita di ossigeno, unita alle alte temperature, può effettivamente uccidere gli organismi buoni se non viene affrontata abbastanza rapidamente.
Le pile TAT sono state girate ogni volta che le temperature hanno raggiunto questa soglia critica, mentre le pile NOP sono state semplicemente girate cinque volte in 15 giorni (tipicamente una volta ogni 3 giorni) come suggeriscono le linee guida. Il nostro obiettivo era indagare se la rotazione in base alla temperatura avrebbe portato a una qualità superiore del compost con microrganismi più benefici. Speravamo anche di chiarire se il metodo TAT avrebbe consentito di gestire la pila più facilmente rispetto al metodo NOP, che richiede una svolta obbligatoria ma non sempre necessaria o tempestiva.
Rilievi di cemento: il problema, la risoluzione
Il design dei blocchi di cemento utilizzati come piattaforme per i nostri sei cumuli di compost ha causato problemi di qualità nel nostro prodotto finale. Il design dei tamponi di cemento ha inibito la miscelazione perché i lati dei tamponi erano leggermente inclinati verso uno scarico al centro del tampone per consentire all'eventuale fuoriuscita di acqua dal cumulo di defluire in un serbatoio di contenimento sotterraneo per il test. Come accennato in precedenza, il compost deve essere accuratamente miscelato per mantenere le condizioni aerobiche, ma la leggera forma a V dei cuscinetti ha impedito un'adeguata aerazione di una porzione del compost sul fondo delle pile. Il nostro rivoltatore di compost a lama piatta non è stato in grado di raggiungere quei materiali in basso al centro, consentendo a quella piccola porzione del mucchio di diventare anaerobica e generare agenti patogeni. Anche se gli agenti patogeni dannosi sono stati distrutti in tutto il resto dei cumuli, quella piccola porzione anaerobica di materiale in basso al centro era una fonte continua di contaminazione patogena per il resto del mucchio.
L'immagine sopra ha illustrato l'area dei blocchi di cemento che non potevano essere adeguatamente miscelati e aerati. Il compost adeguatamente aerato avrà il colore marrone del 75% di cacao. Notare come il colore sia nero scuro al centro del blocco di cemento, indicando che il materiale è diventato privo di ossigeno ed è diventato anaerobico.
Fortunatamente, la capacità dei tamponi di cemento di drenare il liquido è stata ritenuta non necessaria, il che ci ha permesso di risolvere facilmente il problema della svolta. Non c'era liquido raccolto dai serbatoi di contenimento sotto le piazzole di cemento in nessun momento durante il processo. Questo risultato ha illustrato un altro aspetto prezioso della produzione di compost di qualità. Un cumulo di compost non dovrebbe produrre percolato se hai usato una miscela adeguata di materiali di partenza. È assolutamente necessario utilizzare abbastanza materiali marroni, come foglie o trucioli di legno, in modo che i livelli di umidità siano gestiti correttamente. I materiali marroni forniscono anche alle pile una struttura adeguata per consentire il flusso di ossigeno dappertutto. Una quantità eccessiva di materiale di scarto umido farà sì che il mucchio si compatti a causa della mancanza di struttura, impedendo la circolazione dell'ossigeno.
Somiglianze nelle pile TAT e NOP: Actinobacteria
In entrambe le pile NOP e TAT, abbiamo riscontrato problemi con la crescita degli actinobatteri. Questi batteri sono facilmente riconoscibili come una crescita bianca polverosa o cinereo che può presentarsi in un cumulo di compost con ossigeno ridotto. Abbiamo stabilito che la ricetta standard del compost che abbiamo usato era troppo bassa in materiali marroni per gestire la quantità di rifiuti alimentari nel mix, portando alla crescita eccessiva di actinobatteri durante il processo. Sebbene non avessimo abbastanza rifiuti alimentari per creare percolato, era comunque troppo per una corretta ossigenazione.
Quando una pila non viene girata abbastanza frequentemente o se la pila diventa opaca a causa di troppi rifiuti alimentari, i livelli di ossigeno diminuiranno e questi batteri anaerobici facoltativi prenderanno il sopravvento. Il problema è che gli actinobatteri sopprimono la crescita di altri organismi benefici come i funghi micorrizici. Nella maggior parte dei terreni agricoli manca una comunità fungina sana e ha troppi batteri per cominciare. Quindi l'aggiunta di compost fortemente batterico a un terreno che ha già molti batteri non giova davvero alla popolazione microbica del suolo, né si traduce in una migliore crescita delle piante. L'ideale sarebbe che il compost fosse molto ricco di funghi benefici in modo da poter iniziare a correggere gli squilibri nel terreno.
Differenze nelle pile TAT e NOP: Actinobacteria
Alla fine del processo di compostaggio abbiamo analizzato tutte e sei le pile di compost e abbiamo scoperto che, mentre tutte le pile contenevano actinobatteri, le pile TAT avevano livelli inferiori. Girando in base alla temperatura, siamo stati in grado di introdurre ossigeno nel mucchio nei momenti cruciali in cui i livelli di ossigeno cominciavano a diminuire. La svolta secondo le linee guida NOP non sempre coincideva con la finestra di temperatura critica quando l'ossigeno era più necessario nel mucchio.
Inoltre, le pile TAT dovevano essere girate solo quattro volte invece di 5 entro i primi 15 giorni. Ciò dimostra un punto interessante. Siamo stati in grado di girare meno spesso ma produrre compost di qualità superiore perché abbiamo girato nel momento critico in cui l'ossigeno richiedeva il massimo.
Replica della ricerca: luglio
Il nostro prossimo passo è stato ripetere l'esperimento a luglio costruendo sei nuovi cumuli di compost. Questa volta abbiamo deciso di spostare la prova dai blocchi di cemento in modo da poter eliminare possibili contaminazioni. Le sei pile sono state costruite su un terreno piano per garantire che ogni centimetro venisse aerato dal nostro rivoltatore di compost Global Repair Sittler1014.
Abbiamo anche deciso di apportare una modifica alla nostra ricetta del compost. Abbiamo raddoppiato la quantità di foglie in modo che i nostri mucchi avessero una struttura migliore e consentissero un maggiore flusso d'aria attraverso il mucchio. Abbiamo imparato dalle nostre pile di maggio che i rifiuti alimentari possono essere molto ricchi di umidità e che deve esserci una quantità sostanzialmente elevata di materiale marrone nella pila per assorbire e gestire correttamente l'umidità. Sospettavamo anche che questa nuova ricetta avrebbe fatto crescere organismi più benefici, in particolare funghi. Poiché i funghi vivono su tronchi, bastoncini, foglie e altro materiale legnoso nell'ambiente, speravamo che le foglie in più ci avrebbero aiutato a produrre compost con un numero maggiore di funghi.
Anche la gestione dei nuovi cumuli di compost è stata leggermente modificata rispetto alla sperimentazione precedente. Come prima, tre pile sono state girate secondo le linee guida NOP e tre pile sono state girate quando le temperature hanno raggiunto i 160 gradi F o più. Tuttavia, abbiamo deciso di trasformare anche le pile TAT ogni volta che una quantità significativa di actinobatteri era visivamente evidente. Abbiamo ipotizzato che se le temperature raggiungessero la soglia critica durante le ore notturne, esaurendo i livelli di ossigeno, allora avremmo visto gli effetti al mattino cercando gli attinobatteri.
Maggio contro luglio
L'analisi dei dati mostra che le pile NOP e TAT di luglio avevano batteri ad azione significativamente più bassa e funghi significativamente più alti rispetto alle pile NOP e TAT di maggio. Ciò indica che la ricetta del compost modificata con quantità maggiori di foglie ha contribuito notevolmente a risolvere il problema degli attinobatteri. I dati mostrano anche una tendenza delle pile di May TAT con quantità inferiori di actinobatteri rispetto alle pile di May NOP, suggerendo che le pratiche di gestione della TAT possono essere utili nel ridurre questi batteri.
I dati mostrano che c'erano livelli di funghi leggermente più alti nelle pile NOP, ma questa differenza non era statisticamente significativa. Il numero di funghi in tutte le pile era ancora molto inferiore a quello necessario per costruire popolazioni fungine del suolo migliori e far crescere piante sane.
Abbiamo imparato che può essere possibile produrre compost di qualità girando solo nelle fasi critiche del processo di compostaggio esattamente quando l'attività biologica sta raggiungendo un punto di arresto, piuttosto che girare un mucchio un numero prestabilito di volte. Abbiamo scoperto, tuttavia, che gli actinobatteri possono indicare che abbiamo raggiunto questa soglia di svolta durante la notte quando nessuno è disponibile per monitorare la temperatura.
Abbiamo anche dimostrato che gli ingredienti di partenza nel cumulo di compost devono essere nel giusto equilibrio per consentire un corretto equilibrio dell'umidità e un adeguato flusso d'aria. Devi capire la natura delle risorse di scarto che hai e pianificare attentamente una ricetta che affronterà i potenziali problemi più avanti lungo la strada. Abbiamo imparato rapidamente che è necessario molto più materiale marrone frondoso per compostare i rifiuti alimentari umidi, che aiutano con la dispersione in pila dell'ossigeno, il componente critico per la produzione di compost.
Guardando al prossimo anno
L'anno prossimo, abbiamo in programma di costruire altri sei cumuli di compost e ripetere l'esperimento con l'obiettivo di trovare modi più efficaci per promuovere la crescita dei funghi nei cumuli. Questa volta monitoreremo la temperatura per tutta la notte tramite un termometro di registrazione appena acquistato, per determinare se è possibile stabilire una correlazione tra l'aspetto visivo degli actinobatteri e i picchi di temperatura durante la notte. Si spera che questo ci permetta di capire cosa sta succedendo al compost di notte quando nessuno sta guardando. Possiamo quindi determinare strategie di gestione migliori per mitigare i problemi che possono verificarsi.
Siamo stati in grado di ridurre il problema degli actinobatteri adattando la nostra ricetta del compost per includere più foglie. Tuttavia, un problema che non può essere risolto così facilmente è la quantità di spazzatura che può finire nel compost fatto con i rifiuti alimentari. Le aziende di trasporto dei rifiuti stanno lottando per eliminare la contaminazione dei rifiuti, come sacchetti di plastica e altri materiali non compostabili, quindi abbiamo deciso di utilizzare materiali di scarto alternativi per il nostro componente di pile verdi fino a quando il problema della contaminazione non sarà risolto.
L'anno prossimo, invece di utilizzare i rifiuti alimentari, utilizzeremo letame di vacca invecchiato e fieno marcio. Questi sono entrambi prodotti di scarto agricolo facilmente ottenibili. Continueremo anche a usare le foglie perché sono prontamente disponibili. Prevediamo che saremo in grado di ridurre ulteriormente gli actinobatteri e, si spera, di far crescere molti più funghi quando effettueremo questi aggiustamenti.
Questo materiale si basa sul lavoro supportato dal Natural Resources Conservation Service, Dipartimento dell'agricoltura degli Stati Uniti, con il contratto di sovvenzione numero 69-2D37-11-499. Tutte le opinioni, i risultati, le conclusioni o le raccomandazioni espresse in questa pubblicazione sono quelle degli autori e non riflettono necessariamente il punto di vista del Dipartimento dell'agricoltura degli Stati Uniti.
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