畜禽粪便在微生物腐熟过程中，颜色的变化是一个重要的指示，反映了有机物分解和微生物活动的进程。

颜色变化及原因

初始阶段（鲜粪）

颜色：通常为深棕色或灰色，甚至带有一些绿色。

原因：新鲜的畜禽粪便中含有大量未分解的有机物质、细胞残骸、草料等，色素和水分含量较高。动物的消化系统中含有的消化酶主要用于分解简单的、有机的营养物质（如蛋白质、脂肪和碳水化合物），但对于复杂的植物纤维素和某些难以消化的有机物（如木质素等），酶的分解能力有限。不同动物的肠道微生物群落组成差异很大。某些动物（例如反刍动物）具有特定的微生物群落，能够有效地分解纤维素等复杂有机物。动物的消化道有一定的时间限制，这意味着某些食物中的复杂成分没有足够的时间被分解和吸收，最终以未分解的形式排出体外。动物的消化系统和微生物群的演化是与其生态位和食性密切相关的。许多动物在进化过程中已经适应了特定的食物来源和消化方式，因此它们的消化系统并不是为了完全分解所有类型的有机物。

腐熟初期（几天到几周）

颜色变化：颜色逐渐变为浅棕色或黄褐色。

原因：微生物开始分解有机物，产生大量的细菌和真菌，水分和易分解的有机物减少。同时，随着腐熟过程的进行，某些色素物质（如叶绿素）分解，导致颜色变浅。

畜禽粪便中含有多种有机物质，这些有机物质可以根据其易分解性分为易分解和不易分解两类：易分解的有机物质。蛋白质来源：动物的饲料成分（如豆粕、饲草等）及其自身的细胞残骸。含有氮元素，易于被微生物分解，产生氨、氮气等。

糖类来源：植物的淀粉、糖分等成分。易被微生物利用，能迅速转化为能量。

脂肪来源：动物脂肪和植物油。尽管脂肪的分解速度较慢，但在某些条件下（如好氧条件），也能被微生物分解。

细胞质和细胞膜成分来源：细胞残骸及组织分解。这些成分相对容易被微生物分解，提供能量和营养。

短链脂肪酸来源：发酵过程中产生的中间代谢产物。易被微生物利用，能提供能量。

不易分解的有机物质

纤维素来源：植物细胞壁的主要成分。虽然某些微生物（如反刍动物肠道中的细菌）能够分解纤维素，但在大多数动物的肠道中，纤维素的分解效率较低。

木质素来源：植物的细胞壁成分，尤其在木本植物中含量丰富。特点：结构复杂，难以被微生物分解，是一种非常耐腐烂的物质。

脂肪酸（长链脂肪酸）来源：动物体内的脂肪储存成分。相对不易被微生物分解，特别是在厌氧条件下，分解速度较慢。

氨基糖和复杂的多糖来源：细胞壁和基质中的复杂结构。结构复杂，分解效率较低。

某些腐殖质前体物质来源：未分解的有机物质在环境中的转化产物。这些物质在自然条件下分解的速度缓慢，通常需要长时间的微生物作用。

中期（几周到几个月）

颜色变化：可能出现灰白色或更深的褐色，甚至带有黑色。

原因：在腐熟过程中，畜禽粪便中的多种有机物质会进一步分解，形成腐殖质。

蛋白质在微生物的作用下，蛋白质被水解为氨基酸，随后进一步分解为氨、酚类化合物等。这些物质在分解过程中会释放出氮，而氨作为一种挥发性物质，氨可能与其他有机物反应，形成一些新的化合物，进一步影响颜色。随着微生物活动的增加，代谢产物的积累也会导致颜色的加深。某些代谢产物可能具有强烈的色彩，酚类化合物在特定条件下能够发生聚合反应，形成更复杂的有机物，这些物质往往颜色更深，且具有较强的染色性。或与其他物质相互作用形成新物质。在腐熟过程中，环境的氧气浓度变化会影响微生物的代谢途径。在好氧条件下，某些有机物的氧化会产生深色的氧化产物；而在厌氧条件下，某些还原反应也可能产生色彩变化。在腐熟过程中生成的腐殖质是由多种复杂的有机物质构成，这些物质通常具有深色特性。腐殖质的形成是由于有机物的聚合和变性，这一过程会使得底物的颜色加深。

糖类在微生物代谢过程中产生的有机酸（如乳酸、醋酸等）会降低环境的pH值。某些微生物在酸性条件下可能会产生色素，或者某些天然色素（如花青素）在酸性环境中的稳定性或颜色会发生变化。在发酵过程中产生的醇（如乙醇）可能与其他化合物反应，形成新的有机物，这些新产物有时会有不同的颜色特性。醇类物质往往伴随有香气，气味的变化可以影响感官对颜色的感知。气体（如二氧化碳）的释放可能导致液体的搅动，增加了与光的相互作用，从而可能影响颜色的观察。某些微生物能够直接代谢糖类并产生各种色素。例如，某些酵母和细菌可以合成类胡萝卜素、酚类色素等，直接影响最终的颜色。在糖类代谢过程中，某些中间产物可能会聚合形成新的物质，这些物质的颜色可能与原始糖类有很大不同。代谢过程中，温度和氧气浓度的变化会影响微生物的代谢速率和产物的种类，从而影响颜色。例如，厌氧条件与好氧条件下的代谢路径可能不同，导致不同的色素和酸的产生。随着反应时间的延长，糖类的代谢会产生更多的中间产物，可能导致颜色的逐渐变化。糖类及其代谢产物可能与其他成分（如蛋白质、脂质等）发生化学反应，形成新的有色复合物，或导致原有色素的分解。某些酶在微生物代谢过程中可能催化糖类转化为具有不同颜色的化合物。

纤维素：尽管纤维素相对较难分解，但在特定的微生物（如纤维素分解菌）的作用下，它可以被进一步降解。降解过程中的中间产物也可能参与腐殖质的形成。

木质素：木质素的分解相对缓慢，分解后可产生的酚类化合物和香豆素类物质对颜色有显著影响，这些物质在腐熟过程中会聚合形成腐殖质。

脂肪和脂肪酸：在好氧条件下，脂肪被微生物分解为脂肪酸，这些脂肪酸经过进一步的氧化分解，生成醇、酮和有机酸等，这些中间产物的积累可能导致颜色的变化。

在腐熟的过程中，以上有机物质经过微生物的分解、转化，最终聚合成腐殖质。腐殖质是由多种复杂的有机分子组成，具有较高的分子量和复杂的结构，其形成过程通常伴随着颜色的加深。

好氧微生物：在好氧条件下，细菌和真菌的活动会促进有机物的分解，加速腐殖质的生成。

厌氧细菌：在厌氧条件下，某些厌氧细菌的活动也会导致颜色变化。这些细菌在分解有机物的过程中可能生成一些具有色彩的代谢产物，如硫化物等，或导致其他化合物的还原反应，进而影响样品的颜色。

后期（几个月后）

颜色变化：最终颜色可能变为深褐色或黑色。

原因：腐熟过程中形成的腐殖质积累，具有良好的土壤改良特性，颜色加深通常表示有机物质已较为稳定，营养成分更为丰富，适合用作土壤改良剂。

影响因素

微生物种类：不同微生物在分解过程中产生的代谢产物会影响颜色变化。

温度和湿度：温度适宜和湿度充足通常可以加速腐熟过程，影响颜色变化的速度和程度。

通气条件：好的通气条件有利于好氧微生物的生长，促进有机物的分解，影响颜色变化。

原料成分：不同类型的畜禽粪便和混合材料（如秸秆、叶片等）的成分差异会影响颜色变化。

总的来说，畜禽粪便在微生物腐熟过程中颜色的变化是一个动态的过程，与有机物的分解程度、微生物的类型和活性、以及环境条件密切相关。这些变化不仅影响腐熟进程，还可以作为判断腐熟程度的一个直观指标。