堆肥的教育意义——评《Composting in the Classroom》

《Composting in the Classroom——Scientific Inquiry for High School Students》（下文简称CC）成书于1997年，当时美国社会的堆肥事业处于高速发展阶段的末期，诸多堆肥组织遍布各个州市，在家庭、社区、农场、学校、街道、工厂等不同场所运用不同的方式进行堆肥。作者Marianne E. Krasny与Nancy M. Trautmann是康奈尔大学自然生态部成员，CC的写作主要面向高中教师与高中学生，聚焦于校园堆肥。在CC中，具体的、语境化的生活技能经验与抽象的、概括化的学科知识相互交织，互为补充，从不同的视角对堆肥这件事情进行了阐发。

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真实问题与学科整合

作为写给高中生的读物，CC非常重视学科知识的融合，这种知识融合围绕真实问题展开。

堆肥实质上是通过微生物和无脊椎动物把废料残渣转化为腐殖质的过程，而微生物与无脊椎动物需要生活在合适的环境中，那么，如何给微生物和无脊椎动物提供合适的生活环境呢？

从定性的角度来看，观察日志是一种不错的研学方式，比如记录每天观察到的肥堆的情况：它是湿的还是干的？它的体积在缩小吗？有什么气味吗？有没有渗滤液？是否出现了苍蝇或其他害虫？在什么情况下，各种各样的成分会变得面目全非？……

除了定性的观察记录，还可以定量对温度、水分、pH、C:N（碳氮比）、出芽率进行测量和计算，从而建立模型，评估不同的堆肥方案。CC运用文字、图像和表格，对每种数据的意义进行详细阐发，提供了可能的问题描述方案。

定性的观察、描述与定量的测量、计算是一个事情的两个方面，两者相互补充、相互依赖。基于数据的支持，学生可以探究的问题有：无脊椎动物适合在什么样的温度下活动，在什么样的温度下会死去？含水量如何影响了微生物的分解活动？如何获得最佳碳氮比？什么样的初始pH值是合适的？堆肥过程中pH值如何变化？……在这样的过程中，学生需要充分考虑复杂的环境因素，综合多个方面的因素提出合适的试验方案。

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语境化思维

基于思考，学生可以带着问题和假设，选择自己喜欢的方式搭建“生物反应器”，对堆肥过程进行研究。在研究过程中，有许多参考数据，但是没有僵硬刻板的标准，而是需要学生不断取舍，寻找平衡。

比如，通过计算，学生可能发现自己面临这样一种选择：为了达到理想的C:N，10公斤草屑（含水量77%）需要搭配3.5公斤树叶（含水量35%），而为了达到合适的含水量（60%左右），10公斤草屑需要搭配6.8公斤树叶。那么，面对两种不同的方案，应该如何取舍呢？这个时候，就需要学生结合具体知识进行思考：合适的C:N有助于肥堆快速分解，提高反应速度，而含水量则关涉了微生物的生活环境，如果水分太多，那么就会形成厌氧环境，微生物就生活得“不舒服”，进而产生臭气。在这个意义上，“效率”需要让位给“生活”，多搭配一些树叶，让微生物活得舒服一些是正确的解决方案。微生物的氧气充足了，我们也就避免了臭气的侵袭。大家好才是真的好。

在这个案例中，我们可以发现，温度、含水量、pH值、C:N并不仅仅是多元函数模型中的输入变量，同时也作为描述微生物生活环境的数学语言。作为变量，它们是均匀、同质、纯粹的；而作为语言，它们是语境化的、具备异质多样性的，它们与物质的可感性质紧密相关。肥堆温度从20℃变化到50℃，与从50℃变化到80℃，对于土壤中的微生物而言，具备完全不同的意义——就好比气温从10℃变化为30℃，与从30℃变化为50℃，对于生活在地球的人而言，具备完全不同的意义一般。

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作为研究范式

在堆肥界，人们有时用trimmings这个词来描述原料，这个词也有“配菜”的意思。在某种意义上，我们可以把“堆肥”与“厨艺”进行类比，两者的共同点在于：容易上手，没有上限。或者更进一步说，协调碳氮比、剪切原料、选择合适的原料搭配等过程，就是一个给微生物和无脊椎生物“做饭”的过程，制作生物反应器就是给它们“创造家园”的过程。

做饭可以用铁锅、高压锅、微波炉，堆肥用的生物反应器也多种多样，有大有小。对于学生而言，可以尝试用汽水瓶制作小型的生物反应器，开始自己的个人堆肥之旅，记录数据，观察数据的变化规律，给生物反应器添加装备，就像在真实世界中玩“养成类游戏”一样。

对于学校而言，可以尝试制作较大的双罐生物反应器、蠕虫箱和循环生物反应器，对校园厨余垃圾进行堆肥，老师们可以牵头组织学习小组，对堆肥过程进行研究。

在上手之后，无论学生还是教师，都会遭遇许多具体的问题：哪些东西适合堆肥？哪些东西不适合堆肥？对于不适合堆肥的东西，能否在特殊的条件下堆肥？温度、水分、pH如何调整？什么时候需要翻土？遇到故障如何排除？渗滤液与腐殖质如何使用？……

除了从经验中汲取营养，这些具体的问题也可以拆解为更聚焦的理论问题，比如：不同有机材料的混合物如何影响汽水瓶反应器的温度分布？有些说明要求在混合堆肥成分时添加石灰以增加pH值，有的说明要求避免这样做，因为这样会导致氮的流失，在最初配料中加入不同数量的石灰会如何影响pH值？报纸的木质素含量比办公用纸高，因此需要更长的时间来分解，这在高温堆肥中是正确的吗？在蚯蚓箱里呢？……

对于学生而言，真正重要的是“在具体语境中的聚焦过程”。大工业时代的特色在于专门化，在专门化的背景下，学生可能会“脱离语境聚焦问题”或“在极度简化的语境中聚焦问题”，这就导致了研究意义与研究活动的脱节。

事实上，聚焦后的理论问题总是对原初生活问题的简化或模型化，唯有基于对原初生活问题的关切，设计的方案与得出的结论才能够放回到更丰富、瓷实的背景中得到理解，也就能更好地回应我们所处的时代。例如，学生在不同的条件下研究木质素的分解速率，并不是孤立地关注变量之间的关系，而是借助一个具体的案例中理解堆肥这整件事情——木质素作为报纸中含量较高的产物，使得报纸在土壤中降解困难。通过对木质素的研究，学生实际上是在重新理解脚下的大地与身边的技术之间的关系。

在这个意义上，堆肥作为一种研究范式，提供了一套循环递进的学习流程：（1）在生活语境中提出问题；（2）运用日常思维解决问题，同时觉察到日常思维的局限性；（3）借助模型化的方式对问题进行理论建构，并借助理想模型反思真实问题，建立抽象模型与真实情境的关系。在这样的学习流程中，没有任何一个环节是孤立的，而是相互依赖、相互补充的。

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历史感

不得不强调的一点是，堆肥也是有历史的，堆肥的观念、方法与挑战都随着历史的发展而变化。

CC在开篇就阐述了美国堆肥历程的三个阶段：（1）前现代。农民和园丁通过堆肥，促进有机物质的分解，回收废物，使它们能够用于植物生长。（2）二战后。美国农场变得更大、更机械化，更多使用化肥，造成了严重的土壤问题。（3）1980年左右。伴随美国人环保意识的觉醒，对减少固体废物和以无害环境的方式生产食物的关注重新引起了人们对堆肥的兴趣。

在现代技术环境中，堆肥行业的发展才刚刚起步，还有很大发展空间。借助EPA的统计数据，可以发现，从1980年开始，美国城市固体废物的回收堆肥率高速上升，到2010年左右稳定，在2018年达到了32.1%。其中，美国的堆肥率在2018年达到了8.5%，约2490万吨。

在我国，堆肥并未受到重视。胡新军等人基于对国家统计局文本的阅读，发现我国无害化堆肥厂数量从2003年的70个减少到2011年的11个。[1]一些公益组织的堆肥过程也不太顺利，比如“根与芽”组织2017年在成都市青羊区八宝街社区王家塘12号院推广社区堆肥时，就遭遇了不少阻力。[2]从微信公众号的一些文章中，也能发现，我国大部分人对“堆肥”的理解和认识还局限于农村堆粪、做沼气池的层面，而没有充分意识到堆肥与环保、教育、技术、文化、观念之间的多样关系。

而反思美国的案例，我们可以发现，堆肥不仅仅可以作为研究活动、教学活动、生态环保活动，同时也可以作为社区活动，促进居民的沟通与交流，比如美国的家庭主妇会攀比谁家的“黑金土”降解厨余垃圾更快。除此之外，堆肥需要各类原料，同时生产腐殖质，也就意味着它能与植物园、养殖厂、垃圾站等场所建立密切的联系。

倘若悬搁线性史观的进步预设，那么，在现代技术环境中学习堆肥，就如同在农业社会中学习物理一般，都是历史性的学习活动，开启全新的视域。

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观念

对于生态环境的恢复而言，堆肥的意义其实相当有限，主要原因在于堆肥所需的时间太长，而现代人生产垃圾的速度太快。美国用了40年，固废堆肥率才达到了8.5%，而实际上在美国不同州有35%~50%的垃圾属于可堆肥垃圾。除了堆肥之外，从源头减少生产量、把食物给需要的人、把厨余垃圾转化为生态饲料等方式都是值得关注的，堆肥只是诸多环保方式中的一类。

在我们当前的时代研究堆肥，最重要的意义或许在观念层面，堆肥让我们重新反思“垃圾”的观念，也就是反思“技术环境”与“生态循环”的关系。

在堆肥界，人们往往拒绝使用“垃圾（wastes）”这个语词，而是使用“废料（scraps）”、“配菜（trimmings）”、“原料（material）”、“资源（resources）”等词汇来描述废弃物。原因在于，人们坚信废弃物是有意义的。一旦持有这样的信念，人们就会寻找各种方式来处理废弃物：堆肥、摆展、改装……而不是一股脑地将它们填埋、焚烧。

通过堆肥，人们会发现新的理解世界的视角，即任何废弃物都可以分为两类：可堆肥的/不可堆肥的。可堆肥的部分都不是垃圾，而是资源，是宝贝。不可堆肥的部分，也未见得就一定是垃圾，它们也可以有别的出路。在这个意义上，堆肥唤醒人们关于“珍惜”的领会。

可否还记得，小时候把废纸折成飞机，与小伙伴们比赛谁的纸飞机飞的更远的画面？

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结语

除了上述方面，其实CC还有许多精彩的地方，比如对公式的巧妙转化、精巧的装置设计、对实验的延展性讨论等。Krasny和Trautmann也是比较高产的作者，在气候、环境、教学方面发表了多篇论文，有兴趣的小伙伴也可以以此为线索，作更进一步的研究。在教育学领域，校园堆肥课程或许可以对标核心素养，或是在学科整合的语境下得到阐发。

参考文献

[1] 胡新军,张敏,余俊锋,张古忍.中国餐厨垃圾处理的现状、问题和对策[J].生态学报,2012,32(14):4575-4584.

[2] http://www.cdgyy.org/index/show/360/534