粮食生产新模式︰水耕种植｜星岛教室

二次世界大战后，全球人口大幅增加，中国也从4亿多人口激增至13亿，对粮食需求十分庞大，必须找方法增加粮食生产。1960年代中国工程院院士袁隆平研究杂交水稻，通过挑选改良，培育出超级杂交水稻品种，大幅增加每亩土地的稻米收成，以满足庞大人口对粮食的需求。但土地数量始终有限，加上其他方面的社会发展也需要使用大量土地，必须另想方法在土地有限情况下提高粮食生产。

延伸阅读：铁木真 逆风翻盘的草原战士｜星岛教室

何谓「水耕种植」？

近代「水耕种植」应运而生，水耕种植又称「无土栽种」，是一种不使用土壤种植植物的技术，通过水携带植物生长所需的营养成分培育植物生长。因此可以摆脱传统农业所必须的农田地面，把耕种搬到大厦室内进行，通过立体种植技术，在有限土地面积内大量生产，彻底解决耕地不足问题。

而且水耕种植亦有不少好处，例如以下几方面︰

1. 生长速度快、营养价值高︰水耕栽培植物根系不受土壤阻碍，养分不流失并完整吸收，并通过控制光照时间可加快植物生长。
2. 环保节约省水︰采用封闭式水重复循环设计，可降低水在自然环境的蒸发，减少水资源的耗用。
3. 纯净无污染、乾净、卫生︰全封闭式种植系统，无任何污染，无虫卵或寄生虫、农药残留问题。
4. 同土地面积，产能最大化︰立体种植技术，将有限土地面积内的产量最大化。
5. 不受天灾气候影响︰室内种植，不受风、霜、雨、雪等自然灾害影响，有稳定的农作物产收。

延伸阅读：古代冰窖「Yakhchāl」｜星岛教室

水耕种植方法

1. 培养媒介：不使用传统土壤，而是使用特殊培养媒介，如石蜡、岩棉、气垫等，支撑植物的根系。

2. 营养供应：营养液是一种含有植物所需营养元素的溶液，通过全自动灌溉系统提供给植物根部吸收。这些营养元素包括氮、磷、钾，以及微量元素如钙、镁、铁等，植物根部可以直接吸收这些营养元素进行生长和发育。营养液一般会因应成分分装，在调配营养液时要先稀释再混和，以免高浓度矿物质混和产生硫酸钙或磷酸钙沉淀，影响植物吸收。

3. 水分控制：水耕种植系统需要提供充足的水源，以维持培养媒介中的湿度。通过全自动灌溉系统，水会定期灌溉到培养媒介中，并且保持在适度的水量。此外，系统还需要提供充足的空气供应，以确保植物根部获得氧气。

4. 光线控制：对植物来说，光线与我们吃饭一样重要。简单来说，光合作用的原理是：植物透过叶绿体吸收阳光，将水和二氧化碳转化为葡萄糖和氧气。这一过程不仅为植物提供能量，还释放出动物和人类所需的氧气。光线经过反射进入我们的眼睛，而叶子的绿色则是因为植物吸收了大部分的红光和蓝光，并反射出较多的绿光。水耕栽培能根据植物的需求，提供适当的光照，这些光照可以来自自然光或人工照明。然而，须注意︰不同波长的光对植物的生长有着不同的影响（见附表），特别是蓝光和红光。

 

5. pH值和EC值控制：维持适当的pH（酸硷）值是水耕栽培的重要因素。大多数植物在pH值5.5至6.5之间的微酸性范围内生长最为良好。使用pH计来监测和调整营养液的pH值，以确保植物根系能够有效吸收养分。而EC（Electrical Conductivity，电导度）用于衡量营养液中的电解质含量。EC值高，表示营养液中电解质过多，可能对植物造成损害。通过测量EC值，可以确保营养液的适当浓度。

延伸阅读：古代冰窖「Yakhchāl」｜星岛教室

水耕种植融入课程

本校有幸获得校友捐赠一台大型水耕种植台，能够一次性栽种600株植物。基于此，学校决定分阶段推行水耕种植课程，让全校学生亲自参与种植，观察并记录植物的生长过程，最终将蔬菜收获带回家与家人分享。这一过程旨在让同学们体会食物得来不易，从而增强珍惜食物、减少浪费的意识。

此外，考虑到收成量颇丰，学校会安排同学代表把剩馀的蔬菜送往附近的社福机构，与社区人士共同分享我们的成果，促进同学对所居住社区的关心。整个课程规划在整理后参加了绿色学校计划比赛，并获得亚军，受到大会的认同。

小思考，大智慧

植物通过光合作用吸收空气中的二氧化碳，并释放氧气，这有助于平衡自然界的空气成分，让空气更清新。因此，我们是否应该在寝室内栽种植物，以改善寝室的空气质量呢？

延伸阅读：奥妙的毕氏定理｜星岛教室

参考答案

植物和动物一样需要呼吸。在有氧条件下，植物将碳水化合物、脂肪和蛋白质等物质进行氧化，产生Adenosine Triphosphate（三磷酸腺苷）、二氧化碳和水，这一过程与光合作用相反。晚上，植物因为缺乏光照而不能进行光合作用，也不会释放氧气，反而会消耗氧气。因此，将植物种植在寝室内并不理想，因为这样可能会在晚上与人类争夺氧气。

文：中华基督教会基湾小学（爱蝶湾）校长黄静雯、中华基督教会基湾小学（爱蝶湾）常识科科主任余树恒

本栏逢周四刊登，由教育评议会邀请资深中小学老师、校长及大学讲师撰稿，旨在为学生提供多元化的STEAM学习材料，引发学生探求知识的兴趣，将学习融入生活，培养学生的世界观、敏锐的触觉、积极学习的态度。