廚余垃圾堆肥實踐與研究

蔣唯奇 張翰宸 潘震天 劉心蕙 蔣邵晨

廚余垃圾是指人們?nèi)粘Ｉ钪惺称芳庸?、飲食服?wù)、單位供餐等活動中產(chǎn)生的垃圾，包括丟棄的菜葉、剩菜、剩飯、果皮、蛋殼、茶渣等。為防止堆肥過程中腐爛發(fā)臭，家庭堆肥一般不使用含油脂的廚余垃圾，如剩飯、剩菜，而是選用菜葉、果皮、蛋殼等。

廚余垃圾經(jīng)過分揀、堆層、發(fā)酵可以成為液態(tài)和固態(tài)的有機肥料，且這個過程產(chǎn)得的肥料肥效長久且穩(wěn)定，有利于促進(jìn)土壤顆粒結(jié)構(gòu)的形成，增加土壤保水、保溫、透氣、保肥的能力，既能解決廚余垃圾難以及時處理的問題，又能為家中的綠色植物提供有機肥料。

在咨詢了指導(dǎo)老師后，我們計劃從廚余垃圾的堆肥方法及肥料的使用實驗等方面開展研究，并立足于STEM理念，設(shè)計制作不同的堆肥裝置，研究對比其堆肥效率。

一、實驗?zāi)繕?biāo)

1.查找資料，了解堆肥的基本知識和步驟，以及堆肥的各種方法，探究小型堆肥桶的制作方法。

2.認(rèn)識廚余垃圾對環(huán)境造成的污染，提倡在家庭、學(xué)校進(jìn)行廚余堆肥活動，讓更多的人知道堆肥后的沃土不僅可以綠化環(huán)境，還能改良土壤品質(zhì)。

3.基于 STEM 理念，設(shè)計制作堆肥桶，增強科學(xué)（S）、技術(shù)（T）、工程（E）、數(shù)學(xué)（M）素養(yǎng)，并通過實驗提升科學(xué)素養(yǎng)和實踐能力。

4.開展發(fā)酵桶堆肥活動，了解堆肥過程，在開展過程中經(jīng)歷“活動準(zhǔn)備—活動實施―活動觀察—得出結(jié)論”等基本步驟。

5.在實驗探究過程中增強自主學(xué)習(xí)、探究性學(xué)習(xí)的積極性，提高運用所學(xué)知識解決實際問題的能力，增強收集、整理信息的能力，提升動手實驗、總結(jié)表達(dá)的能力。在實踐交流中，成員間通過團結(jié)合作形成對科學(xué)研究的尊重與熱愛，在應(yīng)用中體驗學(xué)習(xí)的樂趣。

二、實驗準(zhǔn)備

10 L帶蓋塑料桶若干、塑料瓶若干、塑料水龍頭、EM菌、廚余垃圾若干、花盆、植物種子、量具等。

EM菌（Effective Microorganisms）是以光合細(xì)菌、乳酸菌、酵母菌和放線菌為主的10個屬 80余個微生物復(fù)合而成的一種微生物菌制劑，作用機理是形成EM菌與病原微生物爭奪營養(yǎng)的競爭。由于EM菌在土壤中極易生存繁殖，所以能較快而穩(wěn)定地占據(jù)土壤中的生態(tài)地位，形成有益的微生物菌的優(yōu)勢群落，從而抑制病原微生物的繁殖和對作物的侵害。在發(fā)酵有機肥時接種EM菌比自然發(fā)酵速度更快，可以提高效率。

三、研究過程

堆肥一般即指堆肥化，又稱堆肥處理，是指利用各種有機廢物（如秸桿、雜草、樹葉、餐廚垃圾、人畜糞尿、酒糟、菌糠等）為主要原料，經(jīng)堆制腐解而成的有機肥料，其實質(zhì)是一種發(fā)酵過程。在堆肥過程中，有機碳被微生物呼吸代謝因而降低碳氮比，所產(chǎn)生的熱量可使堆肥溫度高達(dá)70℃以上，能殺滅病菌、蟲卵及雜草種子。

（一）堆肥的基本方法與步驟

堆肥主要有家庭廚余垃圾常溫厭氧發(fā)酵法、大面積廚余垃圾高溫好氧堆肥法、EM菌液發(fā)酵堆肥法。對比幾種操作方案后，考慮到學(xué)校實驗室、家庭堆肥空間有限，我們決定借鑒家庭廚余垃圾常溫厭氧發(fā)酵法，使用EM菌進(jìn)行堆肥。

1.設(shè)計制作小型堆肥桶

我們將堆肥桶設(shè)計為過濾型，即安裝過濾網(wǎng)將肥液濾出，并選用劉心蕙同學(xué)的設(shè)計圖作為制作參考。

（1）器材與工具

10 L帶蓋塑料桶一個、80目尼龍網(wǎng)紗1 m、塑料水龍頭一個。熱熔膠槍、剪刀、鑿子、直尺、筆、銼刀。

（2）制作過程

繪制開口，用鑿子和剪刀開孔，用銼刀打磨孔的邊緣，安裝水龍頭，用熱熔膠固定水龍頭、填充空隙。用竹條和鋼絲編制濾網(wǎng)支架，再安裝濾網(wǎng)支架，裁剪、安裝濾網(wǎng)，并用熱熔膠將其固定。這樣，一個小型堆肥桶就制作完成了。

（二）堆肥制作過程

1.準(zhǔn)備堆肥材料

自制小型堆肥桶一個、廚余垃圾若干、EM菌一包。

2.進(jìn)行堆肥

在堆肥桶中均勻地放入約5 cm厚的廚余垃圾，并均勻撒入約20 gEM菌，再均勻地放入約5 cm厚的廚余垃圾，并均勻撒入約20 gEM菌……重復(fù)這兩個步驟，直至堆肥桶中裝滿廚余垃圾。蓋上桶蓋，將堆肥桶置于陰涼通風(fēng)處，每天定時記錄桶內(nèi)變化及出液情況。

3.觀察記錄

堆肥桶內(nèi)出現(xiàn)黏稠狀的淡黃色液體，底部伴有白色沉淀物，散發(fā)出較強的酸味，并伴有果香。

（三）液肥對植物生長的影響

1.實驗材料

兩個質(zhì)量相近、發(fā)芽情況相似的土豆，兩個相同的花盆，500 g土壤，純凈水若干，液肥若干，量筒，燒杯。

2.實驗過程

（1）將500 g土壤平均分配到兩個花盆中，將兩個土豆分別埋入花盆中距離土壤表面以下3 cm處，將花盆分別標(biāo)記為1號、2號，均置于光照充足且通風(fēng)處。

（2）將液肥原液以1∶100的比例稀釋，每隔一天向1號盆內(nèi)澆入適量稀釋液肥。2號盆則每隔一天澆入等量的純凈水。對比兩株土豆的生長情況。

3.實驗現(xiàn)象與結(jié)論

5天后測得，1號花盆內(nèi)土豆植株的高度約為14.2 cm，莖最粗處周長約為2.2 cm;2號花盆內(nèi)土豆植株高約11.8 cm，莖最粗處周長約為1.6 cm。1號花盆內(nèi)土豆植株的葉片顏色比2號的深。

由此可得，使用EM菌對家庭廚余垃圾進(jìn)行堆肥產(chǎn)得的液肥對土豆的生長有較明顯的促進(jìn)作用。

（四）廚余垃圾堆肥的宣傳與推廣

為了便于推廣和使用，我們需要一種體積更小、更便于操作的堆肥裝置，于是，我們想到了用過的某品牌飲料瓶，其瓶口帶有可拆卸噴嘴，既方便放入廚余垃圾，又便于排出肥液。

我們在本年級部分班級進(jìn)行了廚余垃圾堆肥推廣宣講，為同學(xué)們發(fā)放廢棄飲料瓶、EM菌和取自食堂的廚余垃圾，同學(xué)們紛紛表示愿意嘗試使用飲料瓶進(jìn)行廚余垃圾堆肥實驗。我們還與學(xué)?？苿?chuàng)社聯(lián)合，在學(xué)校宣傳廚余垃圾堆肥的意義，讓更多人了解、參與廚余垃圾堆肥。

四、研究總結(jié)

經(jīng)過本次研究，我們學(xué)習(xí)了有關(guān)堆肥的基本原理和知識，自主設(shè)計改進(jìn)、制作了小型堆肥桶，開展了堆肥實驗，成功制得了液肥，驗證了家庭廚余垃圾堆肥的可行性，并通過對比實驗驗證了液肥對土豆生長有促進(jìn)作用。這次活動不僅鍛煉了我們的團隊協(xié)作能力，還提升了我們的信息收集與歸納能力。（指導(dǎo)老師：潘路希）

作者心聲

蔣唯奇 ：經(jīng)過本次課題研究，我對廚余垃圾的處理方式有了更深入的了解，掌握了使用EM菌進(jìn)行堆肥的方法。另外，對于如何開展合作探究有了更深刻的體會，寫作、表達(dá)等方面的能力也得到了一次很好的鍛煉。希望大家都能發(fā)揚探究精神，積極加入課題研究，相信你也會有不少的收獲。

專家點評

作者關(guān)注身邊的事，關(guān)注環(huán)保，體現(xiàn)了其關(guān)注人與自然和諧相處的生活理念。在現(xiàn)實生活中發(fā)現(xiàn)問題，通過查詢文獻(xiàn)、運用所學(xué)知識去解決出現(xiàn)的問題，體現(xiàn)了學(xué)以致用的品質(zhì)。從動手設(shè)計實驗、制作實驗用具、觀察和整理實驗數(shù)據(jù)，到推廣和運用實驗結(jié)果，這些都體現(xiàn)了作者具有良好的科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度。

建議在實驗過程中注意實驗細(xì)節(jié)，比如，標(biāo)明使用的重要實驗材料的品名、規(guī)格、含量，注明實驗時間，在實驗期間要注明溫度，因為溫度是影響堆肥的重要因子。