基于二十四節氣的小區植物固定樣方監測

李尚

研究背景

我的小學在唐代著名詩人杜甫的居所——杜甫草堂旁邊，我們學校的課間操歌曲就是用杜甫的多首詩編成的。在學習杜甫的詩歌時，我驚奇地發現杜甫的詩里最少寫了9題11首關于二十四節氣的詩，如《立春》《春夜喜雨》《清明二首》《冬至》等。《立秋后題》中“日月不相饒，節序昨夜隔”中的“節序”即是節氣。《清明二首》“旅雁上云歸紫塞，家人鉆火用青楓？？春去春來洞庭闊，白蘋愁殺白頭翁”中的“青楓”是槭屬落葉小喬木，“白蘋”則是多年生水中浮草。我猜想杜甫認為二十四節氣和植物的生長變化有著密切關系，但它們的關系到底是怎樣的呢？

二十四節氣是小學國學課的內容，植物的生長變化是科學課的內容。出于對植物的喜愛和對二十四節氣的好奇，我決定對植物的生長變化和二十四節氣之間的關系進行研究。

研究問題與假設

研究問題：節氣是什么？節氣變化對身邊的植物有什么影響？

研究假設：節氣變化了，植物就會跟著變化；二十四節氣的物候非常準確。

研究過程

樣方地基本情況

樣方地要符合如下標準：離家近，植物種類盡可能多且變化比較大，方便觀察。據此，我在小區里選定了一個位于小河邊的地方作為最終的樣方地，面積大約300？400平方米，植物種類數量較多（共有海桐、龜背竹、銀杏、水楊柳、金心大葉黃楊、紅花檵木、垂柳、迎春花、川桂、廣玉蘭、梭魚草11種植物及2塊草坪），植物類型的差別大（有喬木、灌木，有草本植物、木本植物、水生植物），而且這里還有一條步行小道橫穿，滿足上面提到的樣方地選擇標準。為了方便監測和記錄，我把樣方地分為A、B、C、D4個區域，并給每種植物編號。

監測規程

監測時間

在每一個節氣的當天下午5點鐘左右到樣方地進行觀察，每次監測時間約1小時。

監測工具和材料

空氣溫度和濕度計、土壤溫度計、卷尺、筆、相機及腳架、望遠鏡、觀測記錄表。

監測步驟

第1步：測量土壤溫度、空氣溫度和濕度。將土壤溫度計打開并插入固定的一個土壤點位中（約20厘米深），將空氣溫度計打開放在土壤溫度計旁邊的一個木牌上面。等待大約5分鐘后，空氣和土壤溫度計的溫度穩定下來就可以讀數。

第2步：分區觀察。從A區到D區逐一觀察每種植物的發芽、開花、結果、落葉等生長變化。

第3步：拍照。照片涵蓋總體變化照片、11種植物的單獨照片、部分植物細微變化照片、監測工作照4類。

第4步：填寫記錄表。

研究結論

節氣變化與溫度和濕度的變化趨勢保持一致，進而影響植物生長，體現出物候變化

節氣變化與溫度變化息息相關。節氣變化與土壤溫度和空氣溫度具有一致性。從觀察數據可以看出，夏秋兩季的節氣土壤溫度和空氣溫度都較高，冬春兩季的節氣土壤溫度和空氣溫度都較低。

植物生長變化與溫度變化息息相關。在樣方地里的植物中，銀杏、水楊柳、垂柳在春天發芽，長出新葉，葉子在夏天越長越密，秋天變黃，冬天掉落；龜背竹的莖在夏天越長越粗壯，秋天慢慢枯萎。所以，溫度和溫度對植物有很大的影響。

對于“節氣是什么”的認識。通過研究，我認為節氣是古代智者對自然界各種變化之間聯系的認識，并用來指導農業實踐。同時，古人賦予了節氣這一科學發現以文化的內涵，體現了國學與自然科學的巧妙融合。但我觀察發現，植物變化最根本的因素還是溫度，是溫度變化導致氣候變化，進而導致植物的變化。

不同節氣的植物變化情況

在每次監測過程中，對比每一種植物（包括草坪）當前節氣與上一個節氣的變化，如莖、葉、花、果實、種子和其他6項內容中有1項發生肉眼可觀察到的變化，就記1分；如果6項都有變化，就記6分；沒有變化計0分。通過此量化方法，給11種植物和2塊草坪變化賦值，并形成30次監測結果的數據表。

不同節氣11種植物變化量值加總的比較。綜合莖、葉、花、果實、種子和其他變化6項，樣方中11種植物及2塊草坪里植物變化量值最大的發生在春夏之交，具體節氣是清明到小滿之間；變化最小的發生在夏秋之交，具體節氣是小暑到處暑之間。

11種植物及2塊草坪在不同節氣變化量值加總的比較。樣方植物中，一年中變化最大的3種植物是海桐、龜背竹和銀杏；變化最小的植物是草坪、迎春花、川桂。

樣方地不是所有植物都能明顯地觀察到花與果實。監測樣方里的植物可以根據花和果實的變化情況分為4類：一是沒有明顯觀察到花和果實的植物，如龜背竹、水楊柳、草坪、金心大葉黃楊、垂柳、川桂；二是有花但沒有明顯觀察到果實的植物，如紅花檵木、梭魚草、迎春花、廣玉蘭；三是有果實但沒有明顯觀察到花的植物，如銀杏；四是可以明顯觀察到花和果實的植物，如海桐。

建議

調整植物類型，美化小區四季景觀

良好的園林設計一定是在小區樹木高低和生長周期等方面考究搭配。根據研究建議：①把草坪改種為四季杜鵑，因為四季杜鵑四季開花且顏色鮮艷，色彩豐富；②增加水生植物的種類，當前小區水生植物只有梭魚草一種，且梭魚草的花型小、花期短，建議種荷花，花期長（6月—9月）且花型大，更具有觀賞性；③減少金心大葉黃楊，增加菊花或百合花，因為金心大葉黃楊太多太密且不開花，雖然四季常綠，但色彩太單調。

設立長期的固定樣方地，幫助小區青少年更好地了解植物生長變化

通過此次實踐，我深深感受到在小區里就近觀察植物變化并學習植物知識的益處。因此，建議充分利用我的監測樣方地建立一個讓小區住戶尤其是青少年認識、觀察植物的長期固定樣方地。同時，為了方便大家開展監測，建議在樣方地設立24小時的溫度計、濕度計，以及二十四節氣的宣傳木牌，以方便居民了解節氣知識和進行監測觀察。

多栽種四川的鄉土植物

我發現小區里種植了許多外來植物，如原產于熱帶美洲的龜背竹、梭魚草和北美洲的金心大葉黃楊等，但是這些外來植物在小區生長并不太“順利”，如龜背竹葉子到了冬天經常會開裂、金心大葉黃楊很容易長蟲等。相反，四川本土的植物，如銀杏樹卻生長得很好。所以，建議小區多種植一些鄉土植物，一方面可以減少養護精力和成本，另一方面也能提升小區居民對四川鄉土植物的認知。

該項目獲得第34屆全國青少年科技創新大賽創新成果競賽項目小學組生命科學一等獎。

專家評語

該項目把二十四節氣與植物變化進行綜合研究分析，獲得二十四節氣變化與植物生長相關知識，為小區綠化提供科學依據。主要創新點為：從小學生的角度，將二十四節氣與小區植物生長變化規律進行綜合分析研究。建議在研究過程中注意數據資料的準確性，同時加強對科學探究法、生物學方面知識的學習。