篩選速生植物改進實驗設計

摘 要：本文通過對速生植物的采集、設施的組裝、植株的栽培與管理三部分內容進行研究，篩選了芝麻菜、滿天星、三色堇三種速生植物，發現芝麻菜生長周期短且具有綠色開花植物的完整生命周期，最適合作為“觀察開花植物的一生”相關活動的實驗材料。

關鍵詞：速生植物；植物生長周期；教學實驗材料

文章編號：1003-7586（2024）09-0048-03 中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：B

《義務教育生物學課程標準（2022年版）》在課程內容“生物學與社會·跨學科實踐”中提供了跨學科實踐項目“探究栽培一種植物所需的物理和化學環境條件”，并要求學生“根據植物生長發育所需的環境條件，選擇適宜的土壤，在土壤中栽培一種植物（如番茄），定期澆水，適時施肥、松土；觀察植物在生長發育過程中的變化，設計表格，記錄并交流株高、葉片數量、葉片大小、開花結果的時間和數量等信息；探究栽培一種植物所需的物理和化學環境條件”。因此，筆者在本實踐活動中選擇了芝麻菜、滿天星、三色堇三種速生植物作為材料并設計實驗，嘗試從中篩選出一種合適的速生植物，能夠讓學生在一個月內體驗到植物生長發育的全過程。

1 速生植物的采集

植物的生命周期是由其基因決定的，但植株的生長狀態受環境影響較大，難以穩定地獲取教學材料。筆者尋找適宜學校當地自然生長環境的速生植物品種，并獲取種子作為開展實驗教學的前提條件，同時也可以將其設計為實踐探究問題，引導學生運用生物學知識解決問題。

1.1 速生植物的生境

速生植物通常生活在條件較為惡劣的生態環境中，如荒漠、落葉闊葉林邊緣的空地、田邊地角或路邊水肥較少的土壤中。由于水分、光照等因素的限制，這些生境適合植物生長的時間較短暫，因此植物必須充分利用生長時機迅速完成生命周期。

1.2 種子采集的方法

部分速生植物的種子會以噴射到環境中的形式進行散播，如紅花酢漿草，收集此類種子時需要學生細心地用塑料袋套住果實再去觸碰，從而收集到足夠的種子。隨后，學生需將采集到的種子用紙包好，并簡單記錄植物的名稱、采集地點和時間，置于陰涼干燥處保存。

2 設施的組裝

2.1 栽培小容器

栽培容器可以利用飲料瓶自制，其結構如圖1所示。根據筆者的種植經驗，利用較小的容器養殖可以有效縮短植物的生長周期。

2.2 循環水培養架

循環水培養架主要包含四個部件：光照系統（持續為植物提供光照）、水循環系統（持續為植物提供營養液和水分）、溫度檢測裝置（檢測植物周圍的環境溫度）及盆栽組合。

2.3 配土

配置適宜栽培的土壤是成功栽培植物的重要因素之一。學生可以采用菜園土、市售營養土和花盆土，同時添加部分緩釋復合肥，并保持土壤疏松透氣。

3 植株的栽培與管理

3.1 種子萌發

教師可引導學生使用培養皿誘使種子萌發，具體步驟如下：①將紙巾或濾紙剪切為直徑約為8.5cm的圓形，放入培養皿蓋中；②將紙對折，用鉛筆在對折處畫一條直線；③用滴管潤濕紙，將種子沿著鉛筆線條放置，并蓋上培養皿；④將培養皿斜向放入裝水的托盤中，使紙的底部浸沒在水面下；⑤將裝置放在溫暖的地方，每天檢查水位以確保紙保持濕潤；⑥使用放大鏡觀察種子和幼苗的發芽過程。

3.2 定植

學生首先在每個塑料杯中填充適量的土壤，并加入4～5粒肥料顆粒，隨后用土壤覆蓋并填充滿整個塑料杯；使用花灑給塑料杯中的土壤澆水，并將已經萌發的種子定植于塑料杯中的土壤內，每個塑料杯種植3～4粒種子。按上述步驟完成所有塑料杯的定植后，學生將塑料杯置于培養架上，并打開培養架的水循環系統和光照系統。

3.3 生長環境控制

3.3.1 芝麻菜的生長

芝麻菜種子在溫度為16～36℃時能正常發芽。當苗期的氣度低于5℃時，幼苗就會停止生長。若開花期的氣溫低于15℃，則易出現畸形花、不孕花，嚴重時易出現落蕾落花或蒴果發育不良的情況。

在濕度方面，芝麻菜偏好潮濕的環境，但不耐水澇。學生在播種后要保持土壤濕潤，促進種子發芽；生長期要適當灌溉，保持土壤濕潤但不積水；開花期要注意控制水分，避免影響授粉和結實。

在光照方面，芝麻菜喜光照，光照不足會導致植株徒長、葉片變淡、開花減少、結實率降低等問題。通常需要保證每天有8～10h的充足光照。 ［1］［2］

3.3.2 三色堇的生長

三色堇在溫度為12～18℃時生長良好，可耐低溫。溫度是影響三色堇開花的因素之一，幼苗必須經過28～56d的低溫環境才能順利開花。如果將其直接種植到溫暖的環境中，反而會使花期延后；若晝溫連續保持在30℃以上，則會導致花芽消失或不形成花瓣。

在濕度方面，三色堇的生長過程需控制水分。在開花期間澆水時要避免打濕葉片和花朵，在冬季要減少澆水頻率和水量。

在光照方面，三色堇需要充足的日光照射，日照時長對開花的影響比光照強度更大，在栽培過程中應保證植株每天接受4h以上的日光直射。陽光太強或太弱都會影響植株的生長和開花，因此在夏季要遮擋部分陽光，在冬季則要適當增加光照時間和強度。 ［3］［4］

3.3.3 滿天星的生長

滿天星適合在溫暖的環境下生長，白天溫度應在20～25℃之間，晚上溫度應在10～15℃之間。高溫易造成畸形花或綠花，低溫易引起簇狀花或植株休眠。

在濕度方面，每周給滿天星澆水1～2次，每月追施一次薄肥。開花期澆水時要避免打濕葉片和花朵。

在光照方面，光照充足能促進滿天星更好地開花，使花朵顏色更鮮艷。滿天星為長日照植物，每日光照達16h以上為最佳，日照不足會影響開花的質量和時間。 ［5］

3.4 觀察記錄

制作工作歷是培養學生科學思維的重要方法。常見的記錄方法是制作工作日記，以日期為序記錄種植時的天氣、室溫、生長狀態、光照時間以及相應操作。為了確保記錄的連續性和數據的真實性，師生可以采用圖表記錄的形式進行輔助記錄（見圖2、圖3）。

3.5 注意事項

在室內種植過程中，光照的控制是一個難點，對此教師可以引導學生采用以下手段控制光照的強度和時間：

①將植物放在陽光充足的窗戶旁，讓植物持續獲得自然光照；在種植位置固定的情況下，可以通過調整植物周圍的物品來反射或散射自然光線，為植物提供更多的光照；②使用熒光燈、LED燈等人工光源來為植物提供光照，并根據不同植物的需求選擇適合的光譜、亮度和持續時間；③利用遮光布輔助控制光照，控制光線的亮度和持續時間，以模擬不同季節的光照條件。

3.6 實驗結果

表1記錄了滿天星、芝麻菜及三色堇的生長周期。根據表中的結果可知，芝麻菜由于生活周期短，且具有綠色開花植物的完整生長過程，與課程教學進度相符，因此最適合用作“觀察開花植物的一生”活動的實驗材料。

4 結論

本文通過對速生植物的采集、設施的組裝、植株的栽培與管理三部分內容進行研究，對三種速生植物進行篩選，試圖找到最適合作為“觀察開花植物的一生”相關活動的實驗材料。學生通過實驗可以發現，芝麻菜具有綠色開花植物的完整生長過程，且生活周期最短，因此芝麻菜是研究開花植物生命周期的理想實驗材料。

其短暫的生命周期和完整的生長過程為學生提供了觀察與了解植物發育的機會，有助于提升生物學教學和學習體驗，并為相關實驗的開展提供寶貴的資源。

參考文獻

［1］寇鳳仙，樊新華，齊巧麗.芝麻菜的開發利用及栽培技術［J］.河北農業科技，2002（8）：14.

［2］吳小紅，敖元秀，魏玉翔.香辛蔬菜芝麻菜栽培技術［J］.長江蔬菜，2020（15）：40-42.

［3］王開凍，魏躍.矮牽牛、三色堇種子發芽特性研究［J］.種子，2007（2）：89-91.

［4］高斌，吳琦.三色堇的育苗及栽培技術［J］.廈門科技，2001（S1）：59-60.

［5］及華，張海新.滿天星栽培管理技術［J］.河北農業科技，2003（4）：27.