學校西側操場的土壤如何突破因爛土而出現黃業枯黃的盲點矮牽牛適合在哪一種土壤裡呢?哪一種土壤適合動植物生長?不適合的土壤要怎麼改善呢?

研究過程
與方法
我們從園藝行買了許多高約十公分的矮牽牛回來栽培,大家小心的把它從軟塑膠盆中移植到
大一點的透明盆器裡,貼上標籤,擺放在南面陽台上。但沒過多久,一盆盆矮牽牛卻出現黃葉、
陸續枯萎!矮牽牛的根部伸展到土壤中,從土裡攝取水份和養份,為了深入了解土壤、矮牽牛和水
之間的親密關係,所以我們就從土壤方面展開這個研究。


研究1回到最上面
學校西側操場所採集的土壤
,為何不適合種矮牽牛呢?
方法:搜集各類土壤、分辨土壤大概的質地。
1.共搜集研究器材與設備中的六類土壤。
2. 分辨土壤大概的質地: 1抓取一把風乾及篩過的土壤,捏捏搓搓,
利用指頭的感覺來分辨土壤大概的質地. 2將各類土壤加些水,再捏一捏、 揉搓成長條或土團,分別用手觸壓,置於平台上風乾。

土壤分析紀錄表
指頭的感覺
加水捏搓的情形
用手觸壓的情形
風乾後的情形
操場正在整地 雜土
細細的,粉粉的
可搓成不易斷的 長細條
觸壓硬硬的,會裂開
乾時很硬,但有裂縫
高雄柴山上的黏土
顆粒很小,粉粉的
滑滑的、可搓成光亮不易斷長細條
外形改變、 有彈性,不會裂開
形成很硬的土塊緊密、形狀最完整
美濃菸草田的壤土
顆粒均勻, 有細顆粒的感覺
可搓成細條,但易斷
觸壓會裂開
乾後結成土團, 稍用力捏就散開
高屏溪下游的 沖積土
顆粒均勻含有一些砂質
可搓成細條但易斷
觸壓易裂, 鬆鬆軟軟的感覺
乾後結成土團, 稍用力捏就散開
仁福村垃圾場旁邊的廢土
顆粒鬆鬆軟軟的,有發現蚯蚓。
可搓成細條但易斷
觸壓易裂,鬆鬆軟軟的感覺
乾後結成土團稍用力捏就散開
建築用砂土
砂粒鬆鬆的、 粒粒都可分辨
無法搓出細條, 可結成土團
輕輕觸摸就散掉了
砂粒鬆鬆的散開

我們發現:土壤的質地不盡相同:
1校園中西操場正在整地時所使用的雜土和柴山上的黏土,顆粒最細,黏度最強,質地較接近。
2美濃菸草田取得的壤土顆粒稍大,高屏溪沖積土顆粒較細,仁福村垃圾場的廢土顆粒鬆軟,不太均勻
3砂土顆粒鬆鬆的、一粒粒都可分辨,輕輕觸摸就散掉。
4在垃圾場旁邊的廢土中,發現好幾條蚯蚓,咦!別處的土壤裡怎麼沒挖到蚯蚓?難道蚯蚓喜歡在這種土壤裡棲息?


研究 2回到最上面
如何突破『因爛土而出現黃葉、枯萎』的盲點,讓照顧矮牽牛時根部伸展情形 和土壤滲水、排水情形都能輕易地觀察得到?

為了探討學校西側操場所採集的土壤,為什麼種不好矮牽牛,所以我們改製種花的實驗盆器,用透明的大塑膠碗來種花,這樣一來『根就看得見了』,別人賞花我們看根,『根兒健壯花就美』,這不就可以進一步來研究「植物、土壤和水」之間的親密關係了嗎?
(一)動手製作透明塑膠盆:
(1).到專賣免洗餐具的五金材料行,採購透明大塑膠碗。
(2).請家長幫忙用電鑽鑽15個排水孔,以利排水和透氣。
(3).剪一塊與底部同樣大小的紗網,墊在盆底當過濾網。
(4).測試盆中水的滲透情形和排水量。
(二)測試土壤的保水、排水情形:
我們將篩過的土壤樣品分類裝好備用,並註明採集地點、名稱,以便裝盆、編號。再將這六種不同土壤分別裝入透明的塑膠盆器中,直接注水量100cc,仔細觀察記錄盆中水的滲透情形和排水量的多寡,以作為各類土壤的保水、排水情形之判斷依據。

編號
1甲 1乙 2甲 2乙 3甲 3乙 4甲 4乙 5甲 5乙
6甲
6乙

土壤的
種類

校園雜土
校園雜土
黏土
黏土
壤土
壤土
沖積土
沖積土
垃圾場土
垃圾場土
砂土
砂土
盆中水滲透完所需時間
(分 )
8
7
8.5
9
4
4
5
4
2
3
1
1
排水量
(cc)
8
5
5
4
18
22
20
25
24
20
60
55
結果發現盆中水的滲透情形:
1.滲透最快的是:砂土質
2.滲透較快的有:壤土質高屏溪沖積土垃圾場廢土
3.水份最不容易滲透的是:校園雜土黏土質
盆中水的排出情形:
1.排水量最多的是:砂土
2.排水量較少的是:壤土質高屏溪沖積土垃圾場廢土
3.排水量最少的是:校園雜土黏土質
(三)推測枯萎原因: 我們從各類土壤的滲水和排水實驗發現:
1.黏土和校園中的雜土,滲水都相當不容易,每次澆水時都會形成積水,且只看見由上往下滲約 1∼2公分而已,底部的根很難吸到水,所以連續觀察四週了,還看不到矮牽牛的根。
2.黏土和校園中的雜土,排水都很慢,易造成積水;矮牽牛的根部因為長期泡在水中,所以會一直出現黃葉、陸續枯萎而死。
3.垃圾場土和高屏溪沖積土易吸收水分,滲水快,排水量適中。
4.砂土的土質太鬆,滲水快,排水量又多,無法保持水份。
(四).設法突破『種不好矮牽牛』的盲點:
我們從醫生幫病人打點滴的印象,而聯想到『細水長流、毛細現象供水法』,在黏土和校園裡的雜土所種的矮牽牛盆栽上方,各置放一杯(100cc)的水,利用吸水性強的棉線、衛生紙或鞋帶來當導管,藉著毛細現象的作用,而將上方杯子裡的水,源源不絕『細水長流』的引流到下面的盆土中澆水。結果第一週後就有明顯的改善,不久之後整個盆栽欣欣向榮。

校園中的土壤
實驗前
實驗後

日期

10/28
11/04
11/11
11/18
11/25
根部伸展情形
甲盆
沒看到根
沒看到根
長很多根
長很多根
長很多根
乙盆
沒看到根
沒看到根
長很多根
長很多根
長很多根
莖葉生長情形
甲盆
枝葉細小
枝葉仍細小
枝葉茂盛
枝葉茂盛
枝葉茂盛
乙盆
枝葉細小
枝葉仍細小
枝葉茂盛
枝葉茂盛
枝葉茂盛
開花情形
甲盆
沒開花
只開1朵花
開出3朵花
開出6朵花
開出9朵花
乙盆
沒開花
只開1朵花
開出2朵花
開出5朵花
開出8朵花

討論:
水份能適量的控制是這個實驗成功的原因,這個實驗設計徹底改善了積水和吸不到水的問題。





研究 3回到最上面
矮牽牛幼苗較適合種在哪一種土壤裡?

(一).土壤類別:
我們將土壤風乾、壓碎、過篩處理,再將篩好的土壤樣品分類裝好備用,註明採集地點,以便裝盆、編號。
項次
土壤類別
盆土的重量
盆 器 編 號
1
校園中的雜土
800公克
1甲
1乙
1丙
1丁
2
黏土
800公克
2甲
2乙
2丙
2丁
3
壤土(田土)
800公克
3甲
3乙
3丙
3丁
4
高屏溪沖積土
800公克
4甲
4乙
4丙
4丁
5
垃圾場的廢土
800公克
5甲
5乙
5丙
5丁
6
建築用的砂土
800公克
6甲
6乙
6丙
6丁
(二).購進24盆矮牽牛幼苗: 同學們幫它移植到透明的塑膠盆器中,以利根部伸展的觀察。
(三).維護細則說明:
1.盆土重量各取800公克(八分滿),澆水時水份較不會流失。
2.每天早上8:00左右澆水,澆水量每次每盆100cc。
3.記錄時間:每天早上10:20分(第二大節下課時間)。
4.測量要點:從透明的盆壁上觀察根部,並記錄所發現的結果。
5.連續觀察四 星期,比較不同土壤中根莖葉生長和開花情形。
觀測記錄一:不同土壤對矮牽牛『根部伸展』的影響
根部伸展情形
記    錄    時    間
土壤類別
一週後10/21
兩週後10/28
三週後11/04
四週後11/11
校園雜土
沒看到根
沒看到根
沒看到根
還沒看到根
黏土
沒看到根
沒看到根
沒看到根
還沒看到根
壤土
沒看到根
看到一條細根
看到三條細根
看到五條細根
高屏溪的沖積土
看到兩條白白的根.約2公分
看到五條白白的根,約4公分
看到許多白白的根,約6公分
看到許根,繞得密密麻麻
垃圾場的廢土
沒看到根
看到四條根,根較粗些約2公分
看到許多根,根較粗約6公分
看到許多根,繞得密密麻麻
細砂土
沒看到根
出現枯萎現象
枯萎
枯萎

【我們發現】
1用垃圾場的廢土所種的矮牽牛,長出來的根白白粗粗的,生長情形最好,很有生命力。
2用高屏溪沖積土所種的矮牽牛,一週後長出兩條白白細細的根,四盆都長得很健壯。
3用壤土所種的矮牽牛,四盆的根都長得較慢較細。
4用黏土和校園中的雜土所種的八盆矮牽牛,經過四週仍未看到它們的根鑽到盆壁上來。
5用砂土所種的矮牽牛,到第二週就枯萎了。

觀測記錄二:不同土壤對矮牽牛『枝幹生長』的影響

根部伸展情形
記    錄    時    間
土壤類別
一週後10/21
兩週後10/28
三週後11/04
四週後11/11
校園雜土
枝幹變細弱
枝幹細弱
枝幹細弱
枝幹細弱
黏土
枝幹變細弱
枝幹細弱
枝幹細弱
枝幹細弱
壤土
枝幹正常
枝幹正常
枝幹正常
葉片變大
高屏溪的沖積土
枝幹正常
枝幹正常葉片變大
枝幹正常葉片變大
枝幹正常葉片變大
垃圾場的廢土
枝幹正常葉片變大
葉片變大枝幹茂盛
葉片變大枝幹茂盛
葉片變大枝幹茂盛
細砂土
枝幹細弱
出現枯萎現象
枯 萎

【我們發現】
1用垃圾場的廢土所種的矮牽牛,長出來的枝幹較粗壯,葉片寬寬厚厚的,葉子的顏色較黝黑,四盆都長得很有生命力。
2用高屏溪沖積土所種的矮牽牛,四盆都長得很健壯,但葉片比用垃圾場的廢土所種的矮牽牛還要細些
3用壤土所種的矮牽牛,四盆都略遜於前兩項,枝葉都長得較慢也較細些。
4用黏土和校園中的雜土所種的八盆矮牽牛可能是缺乏營養,都已經過四週了,還是弱不禁風的樣子,葉片小小的,枝幹細細的,還有黃葉出現。
5砂土滲水快,排水量又多,所種的矮牽牛很快就枯死了。

觀測記錄三:不同土壤對矮牽牛『開花情形』的影響

根部伸展情形
記    錄    時    間
土壤類別
一週後10/21
兩週後10/28
三週後11/04
四週後11/11
校園雜土
黏土
壤土
開始吐花蕾
開1朵花
高屏溪的沖積土
有花蕾形成
開2朵花
開4朵花
垃圾場的廢土
開始吐蕊
開2朵花
開5朵花
開7朵花
細砂土

【我們發現】
1.用垃圾場的廢土所種的矮牽牛,一週後就開始開花吐蕊,開花數量較多,且每一盆的花兒都很大朵,十分嬌艷。
2.用高屏溪沖積土所種的矮牽牛,開花情形也很好,僅次於用垃圾場的廢土所種的花。
3.用壤土所種的矮牽牛,四盆都略遜於前兩項,開花較慢,花兒也較小朵些。
4.用黏土和校園中的雜土所種的矮牽牛,都已經過四週了,還是沒開花。


綜合以上研究發現: 矮牽牛幼苗種在垃圾場廢土、沖積土、壤土的土壤裡都很合適,分析如下:

1.矮牽牛的根在垃圾場廢土中伸展最快,沖積土第二,壤土第三,在黏土和校園雜土中伸展最慢,砂土因不易保水,缺少水份,很快就枯萎。
2.矮牽牛的枝葉、開花情形,也會因不同的土壤而有差別:
(1) 種在垃圾場的廢土中的矮牽牛,枝葉長得最快、最茂盛、開的花最多、最大朵。
(2) 種在沖積土、壤土中的矮牽牛,枝葉開花也很均勻。
(3) 種在黏土中的矮牽牛,出現黃葉,開花數量又少又小朵。
3.花卉種在合適的土壤才能生長良好。據園藝行的叔叔、阿姨口述:種矮牽牛以富含有機質的砂質壤土最好。


研究 4回到最上面
哪一種土壤較適合動、植物生存?

問題質疑:
為什麼會在仁福村垃圾場的廢土中,發現好幾條蚯蚓?蚯蚓為何喜歡在這種土壤裡棲息?在國小4上自然課本裡介紹「蚯蚓有棲息於暗處的習性」,所以想請蚯蚓來告訴我們有關土壤的秘密,看看哪種土壤較適合蚯蚓生存?
方法:
1分頭去挖幾條蚯蚓。
2將這六類土壤,四周用黑紙罩住,再把蚯蚓置於土壤上面。
3若蚯蚓有往土裡鑽,表示這一種土壤十分良好,若蚯蚓有逃避離開的反應,則表示這類土壤很不理想,比較不適合種矮牽牛

觀察次數
蚯蚓往下鑽入土中的時間(秒)
蚯蚓的反應
土壤測試
第1次
第2次
第3次
第4次
第5次
第6次
平均
校園中的雜土
55
45
67
62
48
72
58
慢吞吞的鑽入
黏土
78
67
59
79
55
94
37
慢吞吞的鑽入
壤土
34
57
52
18
37
54
37
慢吞吞的鑽入
高屏溪沖積土
15
23
41
47
27
17
23
有稍微快些鑽入
垃圾場的廢土
5
12
3
7
19
6
7
一下子就鑽入土中
砂土
根本沒反應

結果
1. 蚯蚓在砂土中,一直沒有鑽探的動作,到最後只好『逃亡』。
2.在垃圾場土中,蚯蚓很快就鑽進去,可能是找到它理想的家吧!
討 論
 
1. 在試種矮牽牛實驗中,我們曾發現矮牽牛種在富含有機肥的垃圾場土壤中生長最好。
2. 從觀察蚯蚓在不同土壤上的反應實驗中,我們更發現垃圾場土壤是蚯蚓最理想的棲息處。
3. 垃圾場土壤摸起來較鬆軟,溼溼潤潤的,富含有機質,是『動、植物們最愛住的好地方』。


研究 5回到最上面
土壤不適合動、植物生長應該怎麼改善?

為了改善「矮牽牛不喜歡、小蚯蚓也不愛」的不健康土壤,所以我們就打電話邀請環保媽媽們到學校裡來指導我們自製環保有機肥的要領。
環保有機堆肥DIY:
1.廚餘堆肥的材料:各類菜渣、果皮、茶葉渣、花土、菌種。
2.製作過程:
(1)準備大型可完全密封,下方附有水龍頭之耐酸、鹼之塑膠桶備用。
(2)將菜渣、果皮切碎或細絲狀,瀝乾水份,以一層廚餘上舖一層泥土,每日處理完畢,立即蓋上桶蓋以免蚊蟲侵入。
(3)約一週後,將下方水龍頭打開,將已醱酵之廢液排出,排出液加水稀釋後,用於花木蔬果之追肥
(4)當廚餘、泥土重覆交疊至八分滿後,在最上層覆上較厚泥土,即可密封。
(5)放置二至三個月,(此時每日仍需排除醱酵液),等土壤呈現茶褐色或黑褐色,即表示堆肥已完全腐熟。
問題質疑:
如何分辨堆肥已完全腐熟?
方法:
我們找蚯蚓來幫忙辨試堆肥是不是已完全腐熟、土壤是否安全的方法。
1收集已醱酵的有機肥濾液,加水稀釋4-5倍當作追肥。
2將土壤用這種有機濾液稀釋4-5倍處理後,四周用黑紙罩住,再把蚯蚓置於土壤上面。
3若蚯蚓有往下鑽入土中表示堆肥已完全腐熟,若蚯蚓有逃避離開的反應,甚至死亡,則表示這類堆肥可能沒有完全腐熟,或是施肥量太重絕對不要種矮牽牛。

表八、觀察蚯蚓在施不同肥量的土壤中反應記錄表

觀察項目
蚯蚓鑽入土中的時間
蚯蚓的反應
施肥測試
有機肥稀釋液80cc
沒往下鑽入土中
蚯蚓有逃避的反應
有機肥稀釋液40cc
約3分鐘後
蚯蚓會慢慢往下鑽入土中,但常停下來。
有機肥稀釋液20cc
約3-5秒就鑽入土中
蚯蚓很快就往下鑽入土中
追蹤觀察:
為了慎重起見,我們決定讓它『少量多餐』來做追肥實驗,每隔一星期澆一次,每次每盆只澆稀釋液20cc,等它枝葉較茂盛後再增加用量。矮牽牛經施用環保自製的有機追肥後,效果很好,其中以開花情形最為明顯。 照片中的矮牽牛,本來只開五六朵花,聖誕節再過幾天,我們把它移植在埋有環保有機堆肥的花檀土壤中,不到一個月,就枝葉茂盛起來,大家眼睜睜的看著它一直開花,又鮮艷又美麗,數也數不清喔!大概超過一百多朵吧!它就是我們班種出來的『矮牽牛王』!
表九、適當的施有機肥對矮牽牛開花生長的影響觀察記錄表

每盆開花數量
編號
一週後
二週後
三週後
四週後
五週後
六週後
七週後
八週後
九週後
十週後
施肥情形
都不施肥組
甲盆
2朵
3朵
4朵
5朵
6朵
5朵
6朵
7朵
8朵
7朵
乙盆
2朵
4朵
5朵
6朵
6朵
5朵
6朵
7朵
7朵
8朵
施有機肥組
丙盆
2朵
4朵
5朵
6朵
7朵
8朵
很多
很多
很多
很多
丁盆
2朵
3朵
4朵
5朵
6朵
8朵
9朵
很多
很多
很多
施肥量(cc)
20
20
20
20
25
25
25
25
30
30
30

討 論:
1經過專家的指導,讓我們知道:
利用有機堆肥施用於作物和花卉土中,可以改變土壤性質,將廚餘菜渣製成有機堆肥,不但垃圾減量,而且可以省下一筆購買肥料的費用,更可以讓土壤肥沃起來,變成動植物喜歡生長的健康土壤。
2我們的校園裡,若能適量的施用有機肥料,必能改善土質,使校園美化綠化做得更好。