堆肥生產(chǎn)中，如果僅僅通過感官或經(jīng)驗來判斷原料搭配是否合理、水分調(diào)節(jié)是否適宜，往往偏差較大，特別是當原料或工藝發(fā)生變化時，差異會更大，這也是造成產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定的重要原因。要優(yōu)化堆肥條件和配方，必須按照原料理化參數(shù)，通過科學的計算來確定。

      一、碳氮比

       堆肥化過程中，碳素是堆肥微生物的基本能量來源，也是微生物細胞構(gòu)成的基本材料。堆肥微生物在分解含碳有機物的同時，利用部分氮素來構(gòu)建自身細胞體，氮還是構(gòu)成細胞中蛋白質(zhì)、核酸、氨基酸、酶、輔酶的重要成分。

據(jù)研究，一般情況下，微生物每消耗25g有機碳，需要吸收1g氮素，微生物分解有機物較適宜的C/N為25左右。C/N過高，微生物生長繁殖所需的氮素來源受到限制，微生物繁殖速度低，有機物分解速度慢，發(fā)酵時間長；有機原料損失大，腐殖質(zhì)化系數(shù)低；并且還會導致堆肥產(chǎn)品C/N高，施入土壤后易造成土壤缺氮，從而影響作物生長發(fā)育。C/N過低，微生物生長繁殖所需的能量來源受到限制，發(fā)酵溫度上升緩慢，氮過量并以氨氣的形式釋放，有機氮損失大，還會散發(fā)難聞的氣味。合理調(diào)節(jié)堆肥原料中的碳氮比，是加速堆肥腐熟，提高腐殖化系數(shù)的有效途徑。

       常見的有機固體廢物含碳量一般為40~55％，但氮的含量變化卻很大，因此C/N的變幅也較大。一般禾本科植物的C/N較高，大約在40~60之間，畜禽糞便、城市污泥C/N較低，大約為10~30。為達到理想的堆肥有機物分解速度，通常用C/N較高的秸桿粉、草炭、蘑菇渣等與C/N較低的畜禽糞便、城市污泥等進行混合調(diào)整。在堆肥化過程中，由于微生物的作用，有近2/3的碳素會以CO₂的形式釋放出來，剩余部分與氮素一起合成細胞生物體，所以堆肥化過程是一個C/N逐漸下降并趨于穩(wěn)定的過程，腐熟堆肥的C/N一般為15：1左右。
       此外，不同的堆肥原料其適宜的C/N也存在差異，這種差異主要有兩方面構(gòu)成，一方面為取決于堆肥原料中有機物的生物有效性（或可降解性，表3-3），另一方面取決于堆肥原料粒度。雖然從理論上講堆肥物質(zhì)中的大多數(shù)碳是可以利用的，但也存在一些很難生物降解的有機化合物，如木材中的木質(zhì)纖維素，因此，當這類物質(zhì)含量較高時，應(yīng)設(shè)置一個較高的C/N值；相同原料由于粒度不同，比表面積存在差異，可被微生物利用的碳或者說其被微生物分解的速度也存在差異，這些都是進行堆肥C/N設(shè)計時應(yīng)考慮的。

        二、水分

堆制過程中保持適宜的水分含量，是堆肥制作成功的首要條件。由于微生物大都缺乏保水機制，所以對水分極為敏感。當含水量在35%~40%之間時，堆肥微生物的降解速率會顯著下降，但水分下降到30%以下時，降解過程會完全停止。通常有機物吸水后會膨脹軟化，有利于微生物分解；水分在堆肥中移動時，所帶菌體也會向四周移動和擴散，并使堆肥分解腐熟均勻；水中溶解的各種物質(zhì)還會為微生物營養(yǎng)，并為微生物的繁殖創(chuàng)造條件。水分太少，微生物活動受限制，影響堆肥速度；水分太多，會堵塞堆肥物料間空隙，影響其通透性，易形成厭氧狀況，并產(chǎn)生臭氣，養(yǎng)分損失大，堆肥也同樣緩慢。堆制過程中不同的原料具有不同的適水分上限，并由這些原料物質(zhì)的粒徑和結(jié)構(gòu)特性所決定。

對于絕大多數(shù)堆肥混合物，的含水量上限為50%~60%。一般情況下，可以用不太精確的擠壓測試來測量混合物料的濕度，如使用擠壓測試時，堆肥混合物應(yīng)該感覺起來比較潮濕，并有滲水的情形，但還不至于呈現(xiàn)大量水滴。要計算出堆肥物料的混合比例，首先必須了解不同物料的持水能力，然后根據(jù)設(shè)定的混合物適水分含量，以調(diào)節(jié)C/N為前提，確定不同物料的比例。

        三、容重

水分調(diào)節(jié)可改善通氣性，同時也可調(diào)節(jié)容重。相同的水分條件下，容重（比重）越小，堆肥化過程中的溫度上升越快。在現(xiàn)場，可以參考容重判定通氣性的改善效果。例如，通過在一定容積的水桶中裝滿材料，計量重量，能夠簡便的測定容重。

       四、粒徑

堆肥物料的分解主要發(fā)生在顆粒的表面或接近顆粒表面的地方，由于氧氣可以擴散進入包裹顆粒的水膜，所以這些地方有足夠的氧氣保證有氧代謝的需求。

       在相同體積或質(zhì)量的情況下，小顆粒要比大顆粒有更大的表面積。所以如果供氧充足，小顆粒物料一般降解的要快一些。實驗證明將堆肥物料加以粉碎后，可以使將降解速率提高2倍以上。一般的顆粒粒徑為1.3-7.6mm，這個區(qū)間的下限適用于通風或連續(xù)翻堆的堆肥系統(tǒng)，上限適用于靜態(tài)堆垛或其他靜態(tài)通風堆肥系統(tǒng)。
       對濕基質(zhì)進行結(jié)構(gòu)調(diào)整時，調(diào)理劑的粒徑大小也會起到非常重要的作用。如果調(diào)理劑粒徑過小，會導致難以達到預期的自由通氣孔隙，并可能使混合基質(zhì)固相體積不易達標。例如，有些堆肥系統(tǒng)由于使用粒徑很小的稱為“木粉”的木屑，導致混合基質(zhì)呈飽和泥狀，由于缺少空隙而易發(fā)生厭氧反應(yīng)。為規(guī)范調(diào)理劑的使用，美國一些地方規(guī)定木屑應(yīng)不少于總固相的65％，95％可以通過12mm篩，而通過2.23mm的應(yīng)小于50％；有的規(guī)定粗木屑占總固相的50～70％，95％可通過12.5mm篩，通過4.75mm的應(yīng)小于20％。同時，對粒徑大的顆粒進行限制是為了避免的產(chǎn)品顆粒過大而需過篩。如果堆肥產(chǎn)品應(yīng)用于園藝或在草坪、花園上施用時，粒徑一般不要大于10mm。
    總之，小顆粒調(diào)理劑如木屑等易于生物降解，但從結(jié)構(gòu)角度來看，應(yīng)避免使用過多的小顆粒。

      五、PH

      pH是影響微生物生長繁殖的重要因素之一。雖然不同研究得出的堆肥微生物適宜的pH范圍存在些許差異，但共同的研究結(jié)果表明，多數(shù)堆肥微生物適合在中性或偏堿性環(huán)境中繁殖與活動。細菌和放線菌適合的生長條件為中性和微堿性，真菌嗜酸性。細菌和真菌消化有機物時會釋放有機酸，有機酸通常在堆肥初期被累積而導致pH下降，從而有利于真菌的生長以及木質(zhì)素和纖維素的降解，隨著有機酸進一步被降解，pH逐漸升高，細菌和放線菌的繁殖會逐漸加快。

然而，但堆肥體系變成厭氧狀態(tài)時，有機酸的累積可以使pH降低到4.5以下，這時會嚴重影響微生物的活動，通?？梢酝ㄟ^通風增氧使堆肥pH調(diào)節(jié)到正常范圍；同樣，當堆肥pH>10.5時，大多數(shù)細菌活性減弱，高于11.5時開始死亡。總之過高和過低的pH都會引起蛋白質(zhì)變性，如胺基、羧基基團變異，改變其物理結(jié)構(gòu)，并使酶蛋白失活。

      常見的堆肥原料如畜禽糞便、市政污泥、作物秸桿、草炭、蘑菇渣等一般不需要進行pH調(diào)節(jié)，但當原料pH偏離正常堆肥pH（5~9）較大時，就必須進行pH調(diào)節(jié)。當pH偏酸性時（低于4），通常用石灰調(diào)節(jié)，有時為減少氮素損失，也用堿性磷肥調(diào)節(jié)酸堿度；當pH偏堿性時（大于9），可以通過添加氯化鐵或明礬來調(diào)節(jié)，有時也用強酸或堆肥返料進行調(diào)節(jié)。