田野科研——诞生疯狂的“土豆”

○绍兴文理学院教师教育学院 陈奕可

家庭实验室全国学校联盟 陈 耀

土豆

明·徐渭

榛实软不及，菰根旨定雌。

吴沙花落子，蜀国叶蹲鸱。

配茗人犹未，随羞箸似知。

娇颦非不赏，憔悴浣纱时。

从明代万历年间徐渭这首五言律诗《土豆》中可以看出，土豆在当时已经传入我国。徐渭一生辗转南北，见闻广博，却为区区土豆作咏，将其视作上等美食，说明土豆在万历年间可能属于难得一见的稀罕之物。

土豆进入我们团队的视野，是从科幻电影《火星救援》2015 年上映时开始的。电影讲的是由于一场沙尘暴，主人公马克与团队失去联系，孤身一人被遗忘在火星，面临着飞船损毁，想方设法返回地球的故事。电影中，马克在火星上为了生存，需要依靠种植土豆获得食物，从而为自己最后安全返回地球打下基础。当时，我们团队讨论：为什么编剧要设计马克在火星上种土豆？为什么不种番薯或者小麦、水稻呢？关于这些问题的讨论是非常有意思的。

在这部电影上映之后的这些年，我们一直带着孩子们进行土豆方面的研究，希望能够找到答案。在孩子们的种植过程中，发现土豆比较容易种植、产量大、生长周期短，我们推测应该是这个原因，才会导致电影中安排种土豆的情节。

随着家庭实验室全国学校联盟的成立，引导全国各地的孩子们参与土豆科学研究，也成了一件非常有趣的事情。

NO.1 土豆的重要性是应该让孩子们知道的

土豆（马铃薯）属于茄科植物，因其浆果酷似马铃铛而得名。由于它来自国外，民间俗称“洋芋”。在世界范围内是仅次于水稻、玉米和小麦的第四大粮食作物。

目前，我们国家马铃薯主粮化战略已经实施，已经有一批企业在马铃薯主食化上率先试行，研发出马铃薯馒头、面包、薯馕等主食产品，“把土豆不当主粮”将成历史。这样的话，如果未来有一天我们人类真的跟着“流浪地球”去流浪，土豆应该也是首选的主要粮食吧？对于土豆的重要性，我们的孩子们很显然是缺乏认知的，对于他们而言，土豆只能算是零食，或者认为属于菜肴类，当然他们最喜爱的还是“油炸薯条”，而当土豆变成油炸食品的时候，就成了垃圾食品了。所以，研究土豆的前世今生、探索土豆的营养价值、探索土豆食品的开发、研究土豆的生长等等问题，都是有价值的。

并不是所有的科学探究都是值得倡导的。比如土豆的科学探索，大家最熟悉的是土豆电池。很多学校老师会推荐孩子们去做土豆发电实验，就是在好端端的土豆上插入铜片、锌片，当作电极，将发光二极管连接在电极上，就能让发光二极管发亮，但是做完实验之后的土豆，就要丢进垃圾桶了，孩子们短暂的兴奋之后，只留下“土豆在垃圾桶中哭泣”。更有离谱的实验设计是将几百个土豆连接在一起得到更多的电。所以说这类实验是在暴殄天物，虽然考虑了科学探究本身，却忽略了人文教育和爱惜粮食等方面的教育。所以，关于土豆，我希望让孩子们了解更多，最终让他们珍惜土豆。

我们为孩子们查到了关于土豆的信息：

土豆最早扎根于南美洲海拔3800 米以上的安第斯山脉。由于高海拔和寒湿气候等因素的作用，孕育了土豆这种野生物种的最初萌芽。距今大约7000 年前，一支印第安部落在安第斯山脉的喀喀湖区安营扎寨，是他们发现了土豆的块茎。这种可以食用的块茎挽救了身处饥饿窘境的印第安人，他们将土豆的种植扩展到整个安第斯山区，辛勤的劳作换来了五彩斑斓的累累果实，人们将它敬称为“丰收之神”。

16 世纪末至17 世纪初，首先是荷兰人把土豆传入新加坡、日本和中国，“荷兰薯”开始在亚洲落地生根。在我国，北起白山黑水，南至南海诸岛，东始大海之滨，西到青藏高原和新疆，都有土豆种植。

18 世纪中叶到19 世纪中叶，由于我国人口大幅度增长，带来了巨大粮食压力，土豆一度成为普通百姓的“救命”主粮。

看完这些信息，我们对土豆突然肃然起敬！

NO.2 长芽的土豆为什么不能吃

经过3 年周而复始的土豆种植，我们决定做一场大规模的土豆科研活动，引导大家正确进行土豆的科学探索。

我们选择了“湖北恩施小土豆品种”作为各地土豆种植的标准对照组，发送给各地进行种植。为了方便各地同学有个对照，我们选择了浙江省瓯海区泽雅镇的一块农田进行种植，这个农田的土豆就称作：标准对照组。

关于土豆科学探究，一个风险因素需要进行控制，那就是要让大家知道长芽的土豆不能吃。有些人习惯把土豆长芽称作“土豆发芽”，我们觉得这种说法会让孩子们混淆土豆是“种子”还是“块茎”的认知。为了让孩子们认识到其中的原因，我们让孩子们戴上口罩和医用手套，将长芽土豆和正常土豆对半切开，观察里面的结构。孩子们发现，土豆长芽之后，里面发生了很多变化，比如颜色、软硬程度都发生了变化，用龙葵素测试试剂进行简单的测试，长芽的土豆会发生颜色反应。我们还通过一些视频案例，让孩子们认识到长芽的土豆会产生大量的龙葵素，而龙葵素会导致人体中毒，所以长芽的土豆不能吃。

这些解剖了的土豆，我们没有扔掉，而是在切口处涂上草木灰，埋在土中继续观察。跟对照组进行对比实验（完整的长芽土豆和普通土豆），要求每天观察写记录，并拍照。

随着时间的推移，孩子们发现，原来切掉的土豆也能够正常长出茎和叶子。

这些实验结果，很多城市孩子是不知道的。

孩子们在观察中发现，土豆特别容易种植，对环境要求不高，只要有阳光就能生长良好。

有些孩子抱怨说自己养在室内的植株，无法长出土豆，经过调查分析，原来是缺乏光照。通过这样的实验，让孩子们对光合作用有了新的认识。

但是，有些孩子在实验中，进行了24 小时光照实验，白天照射日光，晚上继续用路灯的灯光照射，结果发现，土豆产量反而降低了。这些好玩的实验结果，也是书本上无法得到的。

虽然我们布置了各地的孩子们用同一个品种土豆作为标准对照组，但是也鼓励大家做各种不同的实验研究。

大家可以种植自己本地的土豆，跟标准对照组进行对照，然后记录叶子、茎、土豆产量等等不同的研究数据。最后，全国各地的同学们利用互联网课堂进行分享与交流，就得到了各地不同土豆种植的数据。

为了让孩子们增加更多的人生经验，我们还发动孩子们进行了“哪些因素会导致土豆长芽”的探究。孩子们通过研究，验证了温度、湿度等环境会影响土豆长芽。所以，我们以后储存土豆，可以把土豆均匀地摆放到纸箱当中，再往里面放上食用干燥剂，让土豆处于干燥的环境之下，就能抑制土豆长芽了。

以上都还是最基本的实验。

最有意思的田野科研项目，还在后头。

NO.3 田野科研——稀奇古怪的想法能不能实现

土豆是茄科茄属的一年生草本植物，地上茎呈菱形，有毛。叶片初生时为单叶，逐渐生长成奇数不相等羽状复叶。所以土豆跟茄子、番茄属于近亲植物，从理论上讲，是可以进行嫁接的。

孩子们产生了一个很大胆的想法——“番茄嫁接土豆”“茄子嫁接土豆”，让地面部分长番茄、茄子，地下长出土豆来！这些想法特别有意思，为了检验这个想法，2023 年进行的土豆田野科研中，我们增加了这些稀奇古怪的嫁接实验。

但是说起来简单，实际操作还是比较难的。

在瓯海泽雅的这片土豆田里，他们不知道切断了多少土豆的茎和叶，换来的是一次一次的失败，主要原因是他们的刀法太差，还有包扎技术太差。

嫁接之前，要选择土豆茎当作“砧木”（嫁接繁殖时承受接穗的植株），西红柿的插条作插穗。要把土豆的健康枝条全部修剪掉，切掉上面的茎和叶，在中间刻出一个V 字型凹槽（凹V 型）。将健康的西红柿枝条，底端部分切出“凸V 型”，西红柿枝条放入土豆枝条的凹槽中，刚好可以镶嵌在一起，再用嫁接膜进行包扎。

由于孩子们在操作中很多时候切得不够规范，会导致嫁接失败。所以，刚开始时，都是大人将枝条剪切好，让孩子们进行包扎。

嫁接膜包扎，非常考验孩子们的耐心和细心。嫁接膜粘性较大，所以孩子们往往将膜布缠成一团，农田中经常会看见有些孩子在嫁接部位将嫁接膜绑成了一个“大馒头”，其实里面的每一层膜之间都还是很松的，被风一吹，番茄枝条就飞了。

如果嫁接成功，番茄枝条就会重新生长；如果嫁接失败，番茄枝条就会枯萎掉，这些现象，孩子们会认真进行记录。

看着孩子们耐心包扎嫁接膜的样子，大人们内心中涌起一阵阵感动。都说“认真工作的人是最帅的”，在这片农田里，没有多动症儿童，也没有打架骂人的熊孩子，每个人都小心翼翼地做着自己的科学探究。

经过不断地尝试和失败，孩子们慢慢掌握了嫁接的要领。对于我们大人来讲，让小孩子去嫁接几乎是不可能完成的事情，但是对于小学三年级以上的孩子，是可以参与嫁接的科学探究的。

在浙江省瓯海区泽雅镇的这片土豆田中，嫁接苗慢慢成活了，全国各地的同学们也使出各自的本领，进行“番茄嫁接土豆”“茄子嫁接土豆”实验。虽然嫁接实验已经成功了，但是怎么能够实现上面长番茄、茄子，地底下长土豆呢？

实验结果，将在2023 年暑假公布，待续！