田野科研
——誕生瘋狂的“土豆”

○紹興文理學院教師教育學院 陳奕可

家庭實驗室全國學校聯盟 陳 耀

土豆

明·徐渭

榛實軟不及，菰根旨定雌。

吳沙花落子，蜀國葉蹲鴟。

配茗人猶未，隨羞箸似知。

嬌顰非不賞，憔悴浣紗時。

從明代萬歷年間徐渭這首五言律詩《土豆》中可以看出，土豆在當時已經傳入我國。徐渭一生輾轉南北，見聞廣博，卻為區區土豆作詠，將其視作上等美食，說明土豆在萬歷年間可能屬于難得一見的稀罕之物。

土豆進入我們團隊的視野，是從科幻電影《火星救援》2015 年上映時開始的。電影講的是由于一場沙塵暴，主人公馬克與團隊失去聯系，孤身一人被遺忘在火星，面臨著飛船損毀，想方設法返回地球的故事。電影中，馬克在火星上為了生存，需要依靠種植土豆獲得食物，從而為自己最后安全返回地球打下基礎。當時，我們團隊討論：為什么編劇要設計馬克在火星上種土豆？為什么不種番薯或者小麥、水稻呢？關于這些問題的討論是非常有意思的。

在這部電影上映之后的這些年，我們一直帶著孩子們進行土豆方面的研究，希望能夠找到答案。在孩子們的種植過程中，發現土豆比較容易種植、產量大、生長周期短，我們推測應該是這個原因，才會導致電影中安排種土豆的情節。

隨著家庭實驗室全國學校聯盟的成立，引導全國各地的孩子們參與土豆科學研究，也成了一件非常有趣的事情。

NO.1 土豆的重要性是應該讓孩子們知道的

土豆（馬鈴薯）屬于茄科植物，因其漿果酷似馬鈴鐺而得名。由于它來自國外，民間俗稱“洋芋”。在世界范圍內是僅次于水稻、玉米和小麥的第四大糧食作物。

目前，我們國家馬鈴薯主糧化戰略已經實施，已經有一批企業在馬鈴薯主食化上率先試行，研發出馬鈴薯饅頭、面包、薯馕等主食產品，“把土豆不當主糧”將成歷史。這樣的話，如果未來有一天我們人類真的跟著“流浪地球”去流浪，土豆應該也是首選的主要糧食吧？對于土豆的重要性，我們的孩子們很顯然是缺乏認知的，對于他們而言，土豆只能算是零食，或者認為屬于菜肴類，當然他們最喜愛的還是“油炸薯條”，而當土豆變成油炸食品的時候，就成了垃圾食品了。所以，研究土豆的前世今生、探索土豆的營養價值、探索土豆食品的開發、研究土豆的生長等等問題，都是有價值的。

并不是所有的科學探究都是值得倡導的。比如土豆的科學探索，大家最熟悉的是土豆電池。很多學校老師會推薦孩子們去做土豆發電實驗，就是在好端端的土豆上插入銅片、鋅片，當作電極，將發光二極管連接在電極上，就能讓發光二極管發亮，但是做完實驗之后的土豆，就要丟進垃圾桶了，孩子們短暫的興奮之后，只留下“土豆在垃圾桶中哭泣”。更有離譜的實驗設計是將幾百個土豆連接在一起得到更多的電。所以說這類實驗是在暴殄天物，雖然考慮了科學探究本身，卻忽略了人文教育和愛惜糧食等方面的教育。所以，關于土豆，我希望讓孩子們了解更多，最終讓他們珍惜土豆。

我們為孩子們查到了關于土豆的信息：

土豆最早扎根于南美洲海拔3800 米以上的安第斯山脈。由于高海拔和寒濕氣候等因素的作用，孕育了土豆這種野生物種的最初萌芽。距今大約7000 年前，一支印第安部落在安第斯山脈的喀喀湖區安營扎寨，是他們發現了土豆的塊莖。這種可以食用的塊莖挽救了身處饑餓窘境的印第安人，他們將土豆的種植擴展到整個安第斯山區，辛勤的勞作換來了五彩斑斕的累累果實，人們將它敬稱為“豐收之神”。

16 世紀末至17 世紀初，首先是荷蘭人把土豆傳入新加坡、日本和中國，“荷蘭薯”開始在亞洲落地生根。在我國，北起白山黑水，南至南海諸島，東始大海之濱，西到青藏高原和新疆，都有土豆種植。

18 世紀中葉到19 世紀中葉，由于我國人口大幅度增長，帶來了巨大糧食壓力，土豆一度成為普通百姓的“救命”主糧。

看完這些信息，我們對土豆突然肅然起敬！

NO.2 長芽的土豆為什么不能吃

經過3 年周而復始的土豆種植，我們決定做一場大規模的土豆科研活動，引導大家正確進行土豆的科學探索。

我們選擇了“湖北恩施小土豆品種”作為各地土豆種植的標準對照組，發送給各地進行種植。為了方便各地同學有個對照，我們選擇了浙江省甌海區澤雅鎮的一塊農田進行種植，這個農田的土豆就稱作：標準對照組。

關于土豆科學探究，一個風險因素需要進行控制，那就是要讓大家知道長芽的土豆不能吃。有些人習慣把土豆長芽稱作“土豆發芽”，我們覺得這種說法會讓孩子們混淆土豆是“種子”還是“塊莖”的認知。為了讓孩子們認識到其中的原因，我們讓孩子們戴上口罩和醫用手套，將長芽土豆和正常土豆對半切開，觀察里面的結構。孩子們發現，土豆長芽之后，里面發生了很多變化，比如顏色、軟硬程度都發生了變化，用龍葵素測試試劑進行簡單的測試，長芽的土豆會發生顏色反應。我們還通過一些視頻案例，讓孩子們認識到長芽的土豆會產生大量的龍葵素，而龍葵素會導致人體中毒，所以長芽的土豆不能吃。

這些解剖了的土豆，我們沒有扔掉，而是在切口處涂上草木灰，埋在土中繼續觀察。跟對照組進行對比實驗（完整的長芽土豆和普通土豆），要求每天觀察寫記錄，并拍照。

隨著時間的推移，孩子們發現，原來切掉的土豆也能夠正常長出莖和葉子。

這些實驗結果，很多城市孩子是不知道的。

孩子們在觀察中發現，土豆特別容易種植，對環境要求不高，只要有陽光就能生長良好。

有些孩子抱怨說自己養在室內的植株，無法長出土豆，經過調查分析，原來是缺乏光照。通過這樣的實驗，讓孩子們對光合作用有了新的認識。

但是，有些孩子在實驗中，進行了24 小時光照實驗，白天照射日光，晚上繼續用路燈的燈光照射，結果發現，土豆產量反而降低了。這些好玩的實驗結果，也是書本上無法得到的。

雖然我們布置了各地的孩子們用同一個品種土豆作為標準對照組，但是也鼓勵大家做各種不同的實驗研究。

大家可以種植自己本地的土豆，跟標準對照組進行對照，然后記錄葉子、莖、土豆產量等等不同的研究數據。最后，全國各地的同學們利用互聯網課堂進行分享與交流，就得到了各地不同土豆種植的數據。

為了讓孩子們增加更多的人生經驗，我們還發動孩子們進行了“哪些因素會導致土豆長芽”的探究。孩子們通過研究，驗證了溫度、濕度等環境會影響土豆長芽。所以，我們以后儲存土豆，可以把土豆均勻地擺放到紙箱當中，再往里面放上食用干燥劑，讓土豆處于干燥的環境之下，就能抑制土豆長芽了。

以上都還是最基本的實驗。

最有意思的田野科研項目，還在后頭。

NO.3 田野科研——稀奇古怪的想法能不能實現

土豆是茄科茄屬的一年生草本植物，地上莖呈菱形，有毛。葉片初生時為單葉，逐漸生長成奇數不相等羽狀復葉。所以土豆跟茄子、番茄屬于近親植物，從理論上講，是可以進行嫁接的。

孩子們產生了一個很大膽的想法——“番茄嫁接土豆”“茄子嫁接土豆”，讓地面部分長番茄、茄子，地下長出土豆來！這些想法特別有意思，為了檢驗這個想法，2023 年進行的土豆田野科研中，我們增加了這些稀奇古怪的嫁接實驗。

但是說起來簡單，實際操作還是比較難的。

在甌海澤雅的這片土豆田里，他們不知道切斷了多少土豆的莖和葉，換來的是一次一次的失敗，主要原因是他們的刀法太差，還有包扎技術太差。

嫁接之前，要選擇土豆莖當作“砧木”（嫁接繁殖時承受接穗的植株），西紅柿的插條作插穗。要把土豆的健康枝條全部修剪掉，切掉上面的莖和葉，在中間刻出一個V 字型凹槽（凹V 型）。將健康的西紅柿枝條，底端部分切出“凸V 型”，西紅柿枝條放入土豆枝條的凹槽中，剛好可以鑲嵌在一起，再用嫁接膜進行包扎。

由于孩子們在操作中很多時候切得不夠規范，會導致嫁接失敗。所以，剛開始時，都是大人將枝條剪切好，讓孩子們進行包扎。

嫁接膜包扎，非常考驗孩子們的耐心和細心。嫁接膜粘性較大，所以孩子們往往將膜布纏成一團，農田中經常會看見有些孩子在嫁接部位將嫁接膜綁成了一個“大饅頭”，其實里面的每一層膜之間都還是很松的，被風一吹，番茄枝條就飛了。

如果嫁接成功，番茄枝條就會重新生長；如果嫁接失敗，番茄枝條就會枯萎掉，這些現象，孩子們會認真進行記錄。

看著孩子們耐心包扎嫁接膜的樣子，大人們內心中涌起一陣陣感動。都說“認真工作的人是最帥的”，在這片農田里，沒有多動癥兒童，也沒有打架罵人的熊孩子，每個人都小心翼翼地做著自己的科學探究。

經過不斷地嘗試和失敗，孩子們慢慢掌握了嫁接的要領。對于我們大人來講，讓小孩子去嫁接幾乎是不可能完成的事情，但是對于小學三年級以上的孩子，是可以參與嫁接的科學探究的。

在浙江省甌海區澤雅鎮的這片土豆田中，嫁接苗慢慢成活了，全國各地的同學們也使出各自的本領，進行“番茄嫁接土豆”“茄子嫁接土豆”實驗。雖然嫁接實驗已經成功了，但是怎么能夠實現上面長番茄、茄子，地底下長土豆呢？

實驗結果，將在2023 年暑假公布，待續！