基于二十四节气的小区植物固定样方监测

李尚

研究背景

我的小学在唐代著名诗人杜甫的居所——杜甫草堂旁边，我们学校的课间操歌曲就是用杜甫的多首诗编成的。在学习杜甫的诗歌时，我惊奇地发现杜甫的诗里最少写了9题11首关于二十四节气的诗，如《立春》《春夜喜雨》《清明二首》《冬至》等。《立秋后题》中“日月不相饶，节序昨夜隔”中的“節序”即是节气。《清明二首》“旅雁上云归紫塞，家人钻火用青枫？？春去春来洞庭阔，白苹愁杀白头翁”中的“青枫”是槭属落叶小乔木，“白苹”则是多年生水中浮草。我猜想杜甫认为二十四节气和植物的生长变化有着密切关系，但它们的关系到底是怎样的呢？

二十四节气是小学国学课的内容，植物的生长变化是科学课的内容。出于对植物的喜爱和对二十四节气的好奇，我决定对植物的生长变化和二十四节气之间的关系进行研究。

研究问题与假设

研究问题：节气是什么？节气变化对身边的植物有什么影响？

研究假设：节气变化了，植物就会跟着变化；二十四节气的物候非常准确。

研究过程

样方地基本情况

样方地要符合如下标准：离家近，植物种类尽可能多且变化比较大，方便观察。据此，我在小区里选定了一个位于小河边的地方作为最终的样方地，面积大约300？400平方米，植物种类数量较多（共有海桐、龟背竹、银杏、水杨柳、金心大叶黄杨、红花檵木、垂柳、迎春花、川桂、广玉兰、梭鱼草11种植物及2块草坪），植物类型的差别大（有乔木、灌木，有草本植物、木本植物、水生植物），而且这里还有一条步行小道横穿，满足上面提到的样方地选择标准。为了方便监测和记录，我把样方地分为A、B、C、D4个区域，并给每种植物编号。

监测规程

监测时间

在每一个节气的当天下午5点钟左右到样方地进行观察，每次监测时间约1小时。

监测工具和材料

空气温度和湿度计、土壤温度计、卷尺、笔、相机及脚架、望远镜、观测记录表。

监测步骤

第1步：测量土壤温度、空气温度和湿度。将土壤温度计打开并插入固定的一个土壤点位中（约20厘米深），将空气温度计打开放在土壤温度计旁边的一个木牌上面。等待大约5分钟后，空气和土壤温度计的温度稳定下来就可以读数。

第2步：分区观察。从A区到D区逐一观察每种植物的发芽、开花、结果、落叶等生长变化。

第3步：拍照。照片涵盖总体变化照片、11种植物的单独照片、部分植物细微变化照片、监测工作照4类。

第4步：填写记录表。

研究结论

节气变化与温度和湿度的变化趋势保持一致，进而影响植物生长，体现出物候变化

节气变化与温度变化息息相关。节气变化与土壤温度和空气温度具有一致性。从观察数据可以看出，夏秋两季的节气土壤温度和空气温度都较高，冬春两季的节气土壤温度和空气温度都较低。

植物生长变化与温度变化息息相关。在样方地里的植物中，银杏、水杨柳、垂柳在春天发芽，长出新叶，叶子在夏天越长越密，秋天变黄，冬天掉落；龟背竹的茎在夏天越长越粗壮，秋天慢慢枯萎。所以，温度和温度对植物有很大的影响。

对于“节气是什么”的认识。通过研究，我认为节气是古代智者对自然界各种变化之间联系的认识，并用来指导农业实践。同时，古人赋予了节气这一科学发现以文化的内涵，体现了国学与自然科学的巧妙融合。但我观察发现，植物变化最根本的因素还是温度，是温度变化导致气候变化，进而导致植物的变化。

不同节气的植物变化情况

在每次监测过程中，对比每一种植物（包括草坪）当前节气与上一个节气的变化，如茎、叶、花、果实、种子和其他6项内容中有1项发生肉眼可观察到的变化，就记1分；如果6项都有变化，就记6分；没有变化计0分。通过此量化方法，给11种植物和2块草坪变化赋值，并形成30次监测结果的数据表。

不同节气11种植物变化量值加总的比较。综合茎、叶、花、果实、种子和其他变化6项，样方中11种植物及2块草坪里植物变化量值最大的发生在春夏之交，具体节气是清明到小满之间；变化最小的发生在夏秋之交，具体节气是小暑到处暑之间。

11种植物及2块草坪在不同节气变化量值加总的比较。样方植物中，一年中变化最大的3种植物是海桐、龟背竹和银杏；变化最小的植物是草坪、迎春花、川桂。

样方地不是所有植物都能明显地观察到花与果实。监测样方里的植物可以根据花和果实的变化情况分为4类：一是没有明显观察到花和果实的植物，如龟背竹、水杨柳、草坪、金心大叶黄杨、垂柳、川桂；二是有花但没有明显观察到果实的植物，如红花檵木、梭鱼草、迎春花、广玉兰；三是有果实但没有明显观察到花的植物，如银杏；四是可以明显观察到花和果实的植物，如海桐。

建议

调整植物类型，美化小区四季景观

良好的园林设计一定是在小区树木高低和生长周期等方面考究搭配。根据研究建议：①把草坪改种为四季杜鹃，因为四季杜鹃四季开花且颜色鲜艳，色彩丰富；②增加水生植物的种类，当前小区水生植物只有梭鱼草一种，且梭鱼草的花型小、花期短，建议种荷花，花期长（6月—9月）且花型大，更具有观赏性；③减少金心大叶黄杨，增加菊花或百合花，因为金心大叶黄杨太多太密且不开花，虽然四季常绿，但色彩太单调。

设立长期的固定样方地，帮助小区青少年更好地了解植物生长变化

通过此次实践，我深深感受到在小区里就近观察植物变化并学习植物知识的益处。因此，建议充分利用我的监测样方地建立一个让小区住户尤其是青少年认识、观察植物的长期固定样方地。同时，为了方便大家开展监测，建议在样方地设立24小时的温度计、湿度计，以及二十四节气的宣传木牌，以方便居民了解节气知识和进行监测观察。

多栽种四川的乡土植物

我发现小区里种植了许多外来植物，如原产于热带美洲的龟背竹、梭鱼草和北美洲的金心大叶黄杨等，但是这些外来植物在小区生长并不太“顺利”，如龟背竹叶子到了冬天经常会开裂、金心大叶黄杨很容易长虫等。相反，四川本土的植物，如银杏树却生长得很好。所以，建议小区多种植一些乡土植物，一方面可以减少养护精力和成本，另一方面也能提升小区居民对四川乡土植物的认知。

该项目获得第34届全国青少年科技创新大赛创新成果竞赛项目小学组生命科学一等奖。

专家评语

该项目把二十四节气与植物变化进行综合研究分析，获得二十四节气变化与植物生长相关知识，为小区绿化提供科学依据。主要创新点为：从小学生的角度，将二十四节气与小区植物生长变化规律进行综合分析研究。建议在研究过程中注意数据资料的准确性，同时加强对科学探究法、生物学方面知识的学习。