丰富的校外资源

(二)丰富的校外资源

1.企业:青浦区现代农业园区

青浦区现代农业园区是“校园有机农场”课程最早也是最扎实的校外资源,青浦高级中学校园有机农场自基地建设起就伴随着农业园区的支持。如今,每年的11月份,高二学生奔赴农业园区进行学农实践,参观现代农业园区、进行采摘和收获体验、开展“三农”调查等。之后,学生在农业园区菌菇园的支持下还开始开展“食用菌出菇实验”和林下菌菇探究等活动。

采摘体验

2.检测机构:青浦区农用食品检测中心

在指导老师的联系下,2008年10月青浦区农用食品检测中心开始对学生的实验和实践进行支持,学生进行了“青浦高级中学校园有机农场土壤肥效检测实验”,以此为基础进一步对栽培条件下的土壤有机质、pH、全氮、有效磷、有效钾等指标进行了检测,并与之前的数据进行对比分析,对“有机栽培改良土壤肥效”进行了研究。

3.科研机构和高校:上海市农业科学院和上海交通大学

上海市农业科学院是市属的综合性农业科研机构,在上海市科普教育发展基金会的资助下,2010年起我校与上海市农业科学院食用菌研究所结对子,共同开展“明日科技之星拓展培训基地”项目,开展小课题研究的学生与专家近距离接触,感受科学精神的同时进一步提升探究水平。之后,在教育局的见证下,学校与上海市农业生物基因中心达成“菁英学生培养计划”合作,一直延续至今。

土壤实验

与上海市农业科学院签约

在校园有机农场创新实验中心创建的过程中,上海交通大学农业与生物学院的专家和教授对有机农场作为课程资源的定位给予佐证,对学生开展的土壤和农药实验的方法进行了指导和建议。

案例

有机堆肥对校园有机农场土壤肥效和动植物种类的影响

着眼于当前蔬菜种植领域化肥农药污染问题日益突出,社会对食品安全以及发展有机无公害农业的意识亟待提升的现实,老师指导学生从2006年开始在校园内建立由我们自行规划和管理的有机蔬菜基地,种植安全、环保的有机蔬菜,并通过有机肥改良土壤。校园有机农场用地原本布满建筑垃圾和白色垃圾,土壤板结,土块硬度较大,在老师的指导下,学生通过实验检测了土壤N、P、K、pH等指标,如今距离两次检测又过去三年了,土壤改良的效果到底如何呢?对此进行了对比研究。

1 材料与方法

1.1 实验地块及有机肥料施用方法

青浦高级中学校园有机农场实际面积为667平方米(1亩),实验地块为校园有机农场露天地块(面积:20厘米×18厘米)。

有机肥的施用方法如下:第一年3月,施用350千克商品有机肥作为底肥,之后每年利用校园草坪和树叶垃圾、菜场动物下脚料、厨房残余等材料以堆肥的方法提供肥源,10月至次年2月施用基肥一次,4月至7月每个月施肥一次。按照季节更替播种不同的蔬菜品种,如春夏季节,种植豇豆、茄子、西红柿等,秋冬季节,种植白菜、青菜、萝卜等。

1.2 实验土壤

土壤来源于校园有机农场露天栽培地块,土样为地面到地下20厘米以内的栽培土壤。取样方法为选取20厘米×18厘米的样方,采用五点法取5个点的混合样共2千克。

1.3 检测内容及方法

对土壤的全氮含量、有效磷和有效钾进行了检测,另外还检测了土壤的pH,实验最后一年增加了有机质含量的检测,每个指标测两个平行。

①全氮含量:凯氏定氮法;凯氏定氮仪。

②有效磷含量:碳酸氢钠提取—钼锑抗比色法;恒温振荡器、可见分光光度计。

③有效钾含量:乙酸铵浸提—原子吸收分光光度法;恒温振荡器、原子吸收分光光度计。

④pH:复合电极法;酸度计。

⑤含水量测定:恒温干燥法;恒温烘箱、玻璃干燥器。

2 实验结果与分析

2.1 检测结果

在实验期间主要跟踪检测了pH、全氮含量、有效磷含量、速效钾含量4个指标(见下表)。

2.2 pH

土壤根据其pH分为酸性土壤(pH<5)、碱性土壤(pH>7.5)。土壤酸碱度对蔬菜吸收养分的影响主要有两个方面,即影响蔬菜生长和土壤中养分状况,因此了解土壤的酸碱度对蔬菜生长的影响,掌握简便测定土壤的酸碱度的方法,因地制宜地研究栽培对策,对蔬菜种植具有重要意义。

上海地区由于地处沿海,土壤一般呈砂性或半砂性,黏性不强,保肥保水的能力较弱,土壤一般偏碱性。由上述数据可见,青浦高级中学校园有机农场的土壤最初呈碱性,这符合实际情况。但随着有机肥的施用,土壤的碱性逐渐减弱,到2012年检测的时候pH为5.945,显示酸性,这个数值偏低。分析原因,可能主要是由于采用植物堆肥产生的酸性物质缓慢释放导致,有机肥的肥效缓慢但长久。从长远来看,随着种植年限的增加,土壤pH可回归正常。

针对现状,也可以通过种植不同的蔬菜品种对土壤的酸碱度加以改善,以下是不同蔬菜适用的pH范围:萝卜(pH 6.0~7.0)、胡萝卜(pH 5.3~6.0)、番茄(pH 6.0~7.0)、黄瓜(pH 5.5~7.0)、花椰菜(pH 5.5~7.5)、甘蓝(pH 6.0~7.0)、菠菜(pH 6.0~7.5)、芹菜(pH 6.0~6.5)、辣椒(pH 6.0~6.5)。

2.3 土壤全氮含量

氮是植物生长的必需养分,它是每个活细胞的组成部分。植物需要大量氮,氮是叶绿素的组成成分,也是植物体内维生素和能量系统的组成部分。

一般认为土壤全氮含量<0.2%即有可能缺氮。从上表可知,我校校园有机农场最初开始建立的时候,全氮含量极低,以至于植物生长缓慢、植株矮小、叶片薄而小、叶色缺绿发黄等。在之后的栽培中,由于采用自制堆肥,特别是厨房残余堆肥、动物下脚料等原料提供了丰富的氮源,因而2008年检测的结果中发现全氮含量显著增加,到2012年,全氮含量达到并略超过正常标准,为0.244 5%(平均)。

2.4 土壤有效磷含量的改良

所谓缺磷土壤一般是指土壤有效磷(P)小于10毫克/千克的土壤。从上表可以看出,校园有机农场土壤的有效磷含量最低已达到13.48毫克/千克(平均),所以我校土壤有效磷的含量本身就合格,但2008年和2012年的检测结果发现有效磷含量急剧上升。因为本实验提供的堆肥方法里,动物残体是土壤中磷的主要来源,动物残体腐烂后土壤中磷的含量会显著增加,特别是非速效的全磷含量增加很快。

磷在土壤中主要以磷酸盐或磷酸氢盐的形式存在,在平常的栽培管理中,特别是夏天植物容易出现烧苗的现象,分析原因极大可能就是由于有效磷浓度过高引起,故在下期可采取种植一季需磷较多的蔬果类如黄瓜、西红柿等来平衡磷肥的含量,另外在堆肥原料的选择上尽量减少动物源的材料。

2.5 土壤有效钾含量的变化

钾是植物的主要营养元素,同时也是土壤中常因供应不足而影响作物产量的三要素之一。农作物含钾与含氮量相近且比含磷量高。且在许多高产作物中,含钾量超过含氮量。本实验中有效钾的含量随着栽培的进行,含量激增,明显偏高,其原因也是由于采用动植物残体堆肥所致。众所周知,植物烧成灰后主要的成分就是碳酸钾。鉴于此,在今后的肥料施用中尽量减少有效钾的供应。

2.6 土壤有机质含量及动植物种类变化

2012年增加了有机质含量的检测,结果为3.8克/千克,根据土壤有机质含量指标,该土壤属于低肥力土壤。但在六年多的栽培实践中,我们种植的植物种类已经达到几十种,如黄瓜、西葫芦、丝瓜、苦瓜、南瓜、冬瓜、番茄、甘蓝、结球生菜、菠菜、莴笋、土豆、荠菜、芫荽、四季豆、豇豆、扁豆、尖干椒、甜玉米、毛豆、樱桃、萝卜、生菜、小白菜、大白菜、苋菜、荆芥、茼蒿、中晚熟葫芦、刀豆、高山茄子、辣椒、胡萝卜、芹菜、韭菜、春草莓、蒜苗、水芹菜等,此外我们还种植了薄荷、迷迭香等香料,种植了波斯菊、向日葵等花卉,在有机农场外围还有野生的马兰头、灰灰菜、马齿苋等野菜。土壤肥力的增加使校园有机农场的蔬菜瓜果的生长更加茂盛。

土壤中的蚯蚓、蜈蚣越来越多,还出现了土蚕、沙蚕、蜗牛,说明土壤疏松了,硬度变小了,土壤的有机质含量在不断地增加。我们还经常在有机农场看到老鼠和刺猬,甚至蛇。校园有机农场成为越来越多动物的家。

实验中,我们对土壤含水量也进行了检测,含水量呈现先增后减的趋势。分析原因一方面是由于取土样时间距离浇水时间的长短所致,另一方面可能是由于气候所致,如2012年冬降水量相对较少,因而土壤含水量下降。正常情况下蔬菜生长最适宜的土壤含水量应该保持在60%左右,因此在今后的栽培过程中要适当地补充水分。

本实验中,我们的目标主要是为了通过这样的方式改良土壤,探究无毒、无害的有机农业模式。有机栽培是一种在生产中不使用化学合成的肥料、化学农药、生长调节剂,也不采用基因工程和离子辐射技术,而是遵循自然规律,采取农作、物理和生物的方法来培肥土壤、防治病虫害,以获得安全的生物及其产物的农业生产体系。通过连续数届学生的参与探究,及在校内外师资的指导下,“校园有机农场”课程可持续实施。