廚余垃圾堆肥實踐與研究

◆浙江省嘉興第一中學 蔣唯奇 張翰宸 潘震天 劉心蕙 蔣邵晨

廚余垃圾是指人們日常生活中食品加工、飲食服務、單位供餐等活動中產生的垃圾，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。

廚余垃圾經過分揀、堆層、發酵可以成為液態和固態的有機肥料，且這個過程產得的肥料肥效長久且穩定，有利于促進土壤顆粒結構的形成，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，設計制作不同的堆肥裝置，研究對比其堆肥效率。

一、實驗目標

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.認識廚余垃圾對環境造成的污染，提倡在家庭、學校進行廚余堆肥活動，讓更多的人知道堆肥后的沃土不僅可以綠化環境，還能改良土壤品質。

3.基于 STEM 理念，設計制作堆肥桶，增強科學（S）、技術（T）、工程（E）、數學（M）素養，并通過實驗提升科學素養和實踐能力。

4.開展發酵桶堆肥活動，了解堆肥過程，在開展過程中經歷“活動準備—活動實施—活動觀察—得出結論”等基本步驟。

5.在實驗探究過程中增強自主學習、探究性學習的積極性，提高運用所學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、總結表達的能力。在實踐交流中，成員間通過團結合作形成對科學研究的尊重與熱愛，在應用中體驗學習的樂趣。

二、實驗準備

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）是以光合細菌、乳酸菌、酵母菌和放線菌為主的10 個屬 80 余個微生物復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的競爭。由于EM菌在土壤中極易生存繁殖，所以能較快而穩定地占據土壤中的生態地位，形成有益的微生物菌的優勢群落，從而抑制病原微生物的繁殖和對作物的侵害。在發酵有機肥時接種EM 菌比自然發酵速度更快，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，經堆制腐解而成的有機肥料，其實質是一種發酵過程。在堆肥過程中，有機碳被微生物呼吸代謝因而降低碳氮比，所產生的熱量可使堆肥溫度高達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酵法、大面積廚余垃圾高溫好氧堆肥法、EM 菌液發酵堆肥法。對比幾種操作方案后，考慮到學校實驗室、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酵法，使用EM 菌進行堆肥。

1.設計制作小型堆肥桶

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

圖1 堆肥桶設計圖

（1）器材與工具

10 L 帶蓋塑料桶一個、80 目尼龍網紗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支架，再安裝濾網支架，裁剪、安裝濾網，并用熱熔膠將其固定。這樣，一個小型堆肥桶就制作完成了。

圖2 小型堆肥桶制作完成

圖3 桶內情況

（二）堆肥制作過程

1.準備堆肥材料

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處，每天定時記錄桶內變化及出液情況。

3.觀察記錄

堆肥桶內出現黏稠狀的淡黃色液體，底部伴有白色沉淀物，散發出較強的酸味，并伴有果香。

圖4 液肥

表1 堆肥桶內現象記錄

（三）液肥對植物生長的影響

1.實驗材料

兩個質量相近、發芽情況相似的土豆，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，將花盆分別標記為1號、2 號，均置于光照充足且通風處。

（2）將液肥原液以1 ∶100 的比例稀釋，每隔一天向1 號盆內澆入適量稀釋液肥。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.實驗現象與結論

5 天后測得，1 號花盆內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 號花盆內土豆植株的葉片顏色比2 號的深。

圖5 土豆植株生長情況對比

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

（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行了廚余垃圾堆肥推廣宣講，為同學們發放廢棄飲料瓶、EM 菌和取自食堂的廚余垃圾，同學們紛紛表示愿意嘗試使用飲料瓶進行廚余垃圾堆肥實驗。我們還與學校科創社聯合，在學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。

圖6 推廣宣講、發放堆肥材料

圖7 用飲料瓶堆肥

四、研究總結

經過本次研究，我們學習了有關堆肥的基本原理和知識，自主設計改進、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作用。這次活動不僅鍛煉了我們的團隊協作能力，還提升了我們的信息收集與歸納能力。

作者心聲

蔣唯奇 ：經過本次課題研究，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、表達等方面的能力也得到了一次很好的鍛煉。希望大家都能發揚探究精神，積極加入課題研究，相信你也會有不少的收獲。

專家點評

作者關注身邊的事，關注環保，體現了其關注人與自然和諧相處的生活理念。在現實生活中發現問題，通過查詢文獻、運用所學知識去解決出現的問題，體現了學以致用的品質。從動手設計實驗、制作實驗用具、觀察和整理實驗數據，到推廣和運用實驗結果，這些都體現了作者具有良好的科學精神和科學態度。

建議在實驗過程中注意實驗細節，比如，標明使用的重要實驗材料的品名、規格、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。