糧食生產新模式︰水耕種植｜星島教室

二次世界大戰後，全球人口大幅增加，中國也從4億多人口激增至13億，對糧食需求十分龐大，必須找方法增加糧食生產。1960年代中國工程院院士袁隆平研究雜交水稻，通過挑選改良，培育出超級雜交水稻品種，大幅增加每畝土地的稻米收成，以滿足龐大人口對糧食的需求。但土地數量始終有限，加上其他方面的社會發展也需要使用大量土地，必須另想方法在土地有限情況下提高糧食生產。

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何謂「水耕種植」？

近代「水耕種植」應運而生，水耕種植又稱「無土栽種」，是一種不使用土壤種植植物的技術，通過水攜帶植物生長所需的營養成分培育植物生長。因此可以擺脫傳統農業所必須的農田地面，把耕種搬到大廈室內進行，通過立體種植技術，在有限土地面積內大量生產，徹底解決耕地不足問題。

而且水耕種植亦有不少好處，例如以下幾方面︰

1. 生長速度快、營養價值高︰水耕栽培植物根系不受土壤阻礙，養分不流失並完整吸收，並通過控制光照時間可加快植物生長。
2. 環保節約省水︰採用封閉式水重複循環設計，可降低水在自然環境的蒸發，減少水資源的耗用。
3. 純淨無污染、乾淨、衛生︰全封閉式種植系統，無任何污染，無蟲卵或寄生蟲、農藥殘留問題。
4. 同土地面積，產能最大化︰立體種植技術，將有限土地面積內的產量最大化。
5. 不受天災氣候影響︰室內種植，不受風、霜、雨、雪等自然災害影響，有穩定的農作物產收。

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水耕種植方法

1. 培養媒介：不使用傳統土壤，而是使用特殊培養媒介，如石蠟、岩棉、氣墊等，支撐植物的根系。

2. 營養供應：營養液是一種含有植物所需營養元素的溶液，通過全自動灌溉系統提供給植物根部吸收。這些營養元素包括氮、磷、鉀，以及微量元素如鈣、鎂、鐵等，植物根部可以直接吸收這些營養元素進行生長和發育。營養液一般會因應成分分裝，在調配營養液時要先稀釋再混和，以免高濃度礦物質混和產生硫酸鈣或磷酸鈣沉澱，影響植物吸收。

3. 水分控制：水耕種植系統需要提供充足的水源，以維持培養媒介中的濕度。通過全自動灌溉系統，水會定期灌溉到培養媒介中，並且保持在適度的水量。此外，系統還需要提供充足的空氣供應，以確保植物根部獲得氧氣。

4. 光線控制：對植物來說，光線與我們吃飯一樣重要。簡單來說，光合作用的原理是：植物透過葉綠體吸收陽光，將水和二氧化碳轉化為葡萄糖和氧氣。這一過程不僅為植物提供能量，還釋放出動物和人類所需的氧氣。光線經過反射進入我們的眼睛，而葉子的綠色則是因為植物吸收了大部分的紅光和藍光，並反射出較多的綠光。水耕栽培能根據植物的需求，提供適當的光照，這些光照可以來自自然光或人工照明。然而，須注意︰不同波長的光對植物的生長有着不同的影響（見附表），特別是藍光和紅光。

 

5. pH值和EC值控制：維持適當的pH（酸鹼）值是水耕栽培的重要因素。大多數植物在pH值5.5至6.5之間的微酸性範圍內生長最為良好。使用pH計來監測和調整營養液的pH值，以確保植物根系能夠有效吸收養分。而EC（Electrical Conductivity，電導度）用於衡量營養液中的電解質含量。EC值高，表示營養液中電解質過多，可能對植物造成損害。通過測量EC值，可以確保營養液的適當濃度。

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水耕種植融入課程

本校有幸獲得校友捐贈一台大型水耕種植台，能夠一次性栽種600株植物。基於此，學校決定分階段推行水耕種植課程，讓全校學生親自參與種植，觀察並記錄植物的生長過程，最終將蔬菜收穫帶回家與家人分享。這一過程旨在讓同學們體會食物得來不易，從而增強珍惜食物、減少浪費的意識。

此外，考慮到收成量頗豐，學校會安排同學代表把剩餘的蔬菜送往附近的社福機構，與社區人士共同分享我們的成果，促進同學對所居住社區的關心。整個課程規劃在整理後參加了綠色學校計劃比賽，並獲得亞軍，受到大會的認同。

小思考，大智慧

植物通過光合作用吸收空氣中的二氧化碳，並釋放氧氣，這有助於平衡自然界的空氣成分，讓空氣更清新。因此，我們是否應該在寢室內栽種植物，以改善寢室的空氣質量呢？

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參考答案

植物和動物一樣需要呼吸。在有氧條件下，植物將碳水化合物、脂肪和蛋白質等物質進行氧化，產生Adenosine Triphosphate（三磷酸腺苷）、二氧化碳和水，這一過程與光合作用相反。晚上，植物因為缺乏光照而不能進行光合作用，也不會釋放氧氣，反而會消耗氧氣。因此，將植物種植在寢室內並不理想，因為這樣可能會在晚上與人類爭奪氧氣。

文：中華基督教會基灣小學（愛蝶灣）校長黃靜雯、中華基督教會基灣小學（愛蝶灣）常識科科主任余樹恆

本欄逢周四刊登，由教育評議會邀請資深中小學老師、校長及大學講師撰稿，旨在為學生提供多元化的STEAM學習材料，引發學生探求知識的興趣，將學習融入生活，培養學生的世界觀、敏銳的觸覺、積極學習的態度。