淺談堆肥

二零二四年二月 第二期

淺談堆肥

 

什麼是堆肥呢？一般人可能會覺得，只要把果皮和腐爛蔬菜放在野外，它們就會自己分解成大自然的養分。但是這樣的分解過程十分漫長，果皮菜莢可能久久也未能分解。而放置的果皮菜莢，還可能會導致蚊蟲滋生，造成衛生問題。

 

堆肥為模仿大自然物質循環的過程。我們需要打造一個合適的環境予微生物和和分解者，將可降解的有機廢物分解。分解後的有機廢物，例如果皮菜莢、咖啡渣和雞蛋殼等，會成為堆肥。過程會釋出熱能、二氧化碳、可供植物吸收的營養及腐植質，可以為泥土補充養分。然而部分有機廢物，例如奶製品、肉類、含豐富油脂等食物，則有機會在分解過程釋出異味，需要特別注意。至於無機廢物，例如塑膠和金屬，就完全不能用於堆肥。微生物需要碳（如乾草和枯葉）和氮（如新鮮草和咖啡渣）為基礎營養，因此在堆肥物料的成份維持理想的碳氮比例 （25:1 至 30:1）尤其重要。

 

而依據所提供的堆肥環境，堆肥方式大致分為兩種：有氧堆肥和厭氧堆肥。

 

厭氧堆肥

 

厭氧堆肥，即是把堆肥材料放置在密封的環境中，讓厭氧細菌進行厭氧呼吸作用，把有機物分解。過程中會產生甲烷、硫化氫和有機酸等物質。由於氧氣不足夠，堆肥的內容物並不會完全分解，厭氧堆肥所生產的成品為「半成品」。而厭氧堆肥的反應溫度較低，所以需要較長時間完成。然而，厭氧堆肥並不需要太多空間以及時間打理，所以在便利性方面，也不失為一個選擇。而我們常說 的「波卡西」（Bokashi）廚餘堆肥，也是厭氧堆肥的一種。

 

有氧堆肥，即是把堆肥材料放置在開放的環境，讓細菌進行有氧呼吸作用，把有機物分解。過程中會產生二氧化碳、氨、水分、熱能和腐植質。在此過程，反應堆產生的熱能有助殺死有害的病原體。然而熱力或會導致較多的營養流失。有氧堆肥需要大量空氣，因此反應堆需要有定期的翻動，讓空氣進入內部。由於有氧堆肥需要放置在開放空間，反應堆容易散失水分，因此需要定期補充水分。然而在堆肥的速度、效能和衛生考量而言，有氧堆肥則是比厭氧堆肥較為優勝。

 

有氧堆肥

 

面對日益嚴重的廢物問題，如家裏或工作地點容許，我們也可以嘗試進行小規模堆肥，讓資源能有效利用。假如環境不容許，大家也可以考慮多多使用政府設置的廚餘回收機，盡綿力舒緩堆填區的壓力。

 

參考資料

  1. Misra, R. V., Roy, R. N., & Hiraoka, H. (2003). On-farm composting methods. Rome, Italy: UN-FAO.

 

助理教師
徐鎮桻 老師（CHUI Chun Fung)

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by benny

説蘭

二零二三年七月 第二期

説蘭 – 蘭花的結構

 

一般而言，植物分成裸子植物和被子植物。被子植物會生產花朵，花朵不但為被子植物的繁衍帶來優勢，還令不同動物為之神魂顛倒。其中，花朵型態最多樣的莫過於蘭科植物。蘭科至少擁有20000個品種，為被子植物當中最大的科。

 

圖一：蘭花的基本結構

 

屬於單子葉植物的蘭花，其花瓣數量為三的倍數。乍看之下，蘭花似乎有六塊花瓣，但事實上蘭花只有三塊花瓣 – 外面三塊瓣狀物為萼片（Sepals），裏面的三塊為花瓣（Petals）。由於有時候萼片的外貌與花瓣相似，乃至不能輕易分辨，所以我們會把這些相似的萼片和花瓣統稱為花被片（Tepals）。三塊花瓣之中，位於花朵前下方的花瓣外型非常特別，這也是蘭花與其他植物不同的地方。這塊花瓣稱為唇瓣（Labellum）。不同蘭花物種的唇瓣外型各異，有的會模仿傳粉者雌性、有的會演化成袋狀結構、有的會附有蜜源標記吸引傳粉者……但總的來說，不同唇瓣都提供了昆蟲等傳粉者一個降落的平台。

 

有別於其他花朵，蘭花的雌蕊和雄蕊並非顯而易見，而是合生在一稱為蕊柱（Column）的結構。蕊柱的先端部分為花藥，結構的頂部有一蓋狀物（藥蓋 Operculum）。揭開藥蓋，可見花粉塊（Pollinium）。有別於其他植物粉末狀的花粉粒，蘭科植物的花粉為團塊狀，一個花粉團內則有大量花粉。在花藥位置的下方，我們可見一個凹洞，這個就是蘭花的柱頭。不過，由於這個結構並不像一般花朵柱頭，所以被命名為柱頭腔（Stigmatic cavity），功能與柱頭無異，都是用來接受花粉。沿蕊柱往下查看，微微漲起的部分就是蘭花的子房，也是蘭花生產種子的地方。蘭花子房擁有無數胚珠，因此以花粉團傳播花粉的策略，能確保每一次的傳粉都有大量花粉降落至柱頭上，盡量讓每一顆胚珠都能成功受精，使蘭花果實成熟後能生產大量的種子（但蘭花種子的萌發並不容易，礙於篇幅，日後再談）。

 

在眾多拜倒在蘭花石榴群下的生物，人類可說是最為止瘋狂的一群。不但每逢新年人們會購買大量蘭花，有時候在花卉拍賣會上，更會出現天價的蘭花，價值可達萬元，甚至數十萬元以上。然而，為了滿足市場不停膨脹的需要，部分蘭花商人開始把目光放在野生蘭花，導致非法野外採集蘭花的情況出現。非法野採會直接減少野生蘭花的數目，或會令部分野生蘭花在野外絕種，因此我們應該拒絕購買市場上由非法野採而來的蘭花，以保護野生蘭花。野生蘭花的健康狀態不如人工飼養的蘭花，它們的葉子有機會發黃，甚至會有破損，品種也是市場較少見的。各位可以此去分辨野生蘭花與人工飼養的蘭花。

 

助理教師

徐鎮桻

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by benny

魚塘與土壤

二零二二年十一月 第二期

魚塘與土壤

 

魚塘除了供我們養殖魚類、為不同生物提供棲息地，其土壤特性也非常值得我們學習。位於米埔的魚塘，由於靠近大海，其土壤成分混雜了來自海洋的沈積物。因此該處的泥土含有豐富的有機質、礦物質、硫酸鹽以及部分海洋微生物（例如硫酸鹽還原細菌）。

 

在生境分類上，魚塘屬於濕地。由於長期被水掩蓋，魚塘塘底的泥土長期處於缺氧的狀態，只有表面幾毫米的泥土能獲得少量的氧氣。根據泥土的含氧量，塘泥可以分成有氧層和缺氧層。

 

有氧層通常會比較淺色，此處的細菌會利用氧氣去分解塘底的有機廢物，例如魚類的糞便。另外有氧層的微生物，則能把下層厭氧微生物製造的有害的物質，轉化成無害的物質，例如把有毒的硫化氫轉化成無害的硫酸鹽。因此有氧層對魚塘生物起了一定的保護作用。

有氧層的生物化學反應概覽 [1]：

  • 硝化作用：
    • 氨 (Ammonium) → 亞硝酸鹽 (Nitrite) (有毒)
    • 亞硝酸鹽 (Nitrite) → 硝酸鹽 (Nitrate)
  • 硫化氫氧化：
    • 硫化氫 (Hydrogen sulfide) → 硫酸鹽 (Sulfate)

 

有氧層之下是缺氧層，這裏的泥土較深色 (顏色來自硫化鐵 [2])。厭氧細菌會利用缺氧泥土內的物質去進行呼吸作用，以獲得能量。

缺氧層的生物化學反應概覽 [1]：

  • 脫硝反應 Denitrification:
    • 硝酸鹽 (Nitrate) → 氮氣 (Nitrogen)
  • 厭氧細菌作用:
    • 三價鐵 (Fe3+) → 二價鐵 (Fe2+)
  • 厭氧細菌的硫酸鹽還原反應
    • 硫酸鹽 (Sulfate) → 硫化氫 (Hydrogen sulfide) (有毒)
  • 黃鐵礦 (Pyrite) (潛在的酸性物質) 生成
    • 硫化氫 (Hydrogen sulfide) + 二價鐵鹽 (Fe2+) → 硫化鐵 (Iron sulphide)
    • 硫化鐵 (Iron sulphide) + 硫 (Sulphur) → 黃鐵礦 (Pyrite)

 

假如魚塘累積了太多的有機廢物，或者水的溶解氧氣被用盡，有氧層的功能便會消失 – 對生物有害的物質便會進入水中，影響漁獲。因此漁民會定期進行清塘 – 在收穫魚類後把魚塘的水閘打開把水放乾 – 這時便會有很多雀鳥去捕食塘底的漏網之魚。原本被水掩蓋的塘泥，會因為乾塘而暴露在空氣之中，泥土裏面的物質便會開始氧化。而原本缺氧的泥土，在氧化與微生物作用下，會慢慢變酸。

土壤酸化的過程 [1]

  • 黃鐵礦的氧化
    • 黃鐵礦(Iron pyrite) → 硫酸亞鐵 (Ferrous sulfate) & 硫酸
    • 硫酸亞鐵 (Ferrous sulfate) → 氫氧化鐵 (Ferric oxyhydroxide) & 硫酸
  • 氧化硫硫杆菌(Acidithiobacillus thiooxidans) 氧化作用
    • 硫 → 硫酸

大家不妨留意，暴露在空氣的塘泥，其顏色會慢慢由灰黑色變成黃色。這是因為土壤的酸化提供了酸性環境予黃色的黃鉀鐵礬 (Jarosite) 生成。由於酸化的泥土對生物的生長有害，漁民又會在魚塘灌滿水之前加入石灰，中和泥土的酸度。養魚人沒有相關科學的知識，但透過經驗與實踐，他們似乎找到了大自然的規律，順道而為之。

 

濕地土壤的酸化，其實並不只是在魚塘發生。大部分濕地泥土被挖出後都會慢慢變酸。 除了變酸，泥土的質地也會變硬，通氣能力也極差，鹽度也會一般土壤高，不宜種植。而酸性土壤所帶來的問題，其實在早年天水圍市鎮發展都有出現過。天水圍前身是一大片濕地，因發展後而開挖出的泥土曾被用於種植綠化用的樹木，但當時樹木的生存率都不高。這正正是因為人們對濕地土壤認識不足，而誤用資源的例子。

 

了解自然、順應自然，也許就是最理想的生存之道。香港擁有大量的魚塘和濕地，我們不妨想想，在可持續發展的前提下，我們該如何去利用這些自然資源。

 

助理教師

徐鎮桻

 

參考資料

[1] Brady NC, Weil RR. The nature and properties of soils. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall; 2017.

[2] Nissenbaum A, Rullkötter J, Yechieli Y. Are the curative properties of ‘black mud’from the Dead Sea due to the presence of bitumen (asphalt) or other types of organic matter?. Environmental Geochemistry and Health. 2002 Dec;24(4):327-35.

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