为百年古树做“复健”，中小学生给北京生态保护支招儿
给小鸟找个“机器鸟妈妈”，让上百年的古树恢复健壮，为土壤“体检”……在前不久举行的第43届北京青少年科技创新大赛上，多支参赛队伍将研究的触角对准生态环境，孩子们用自己的奇思妙想，为生态保护出谋划策。
张淑春（左三）带领学生监测校内古树生长状况
小鸟有了“机器鸟妈妈”
北京市第二中学分校学生牛浩瑄从小就对鸟类保护感兴趣。“从小学三年级开始，我就经常跟着叔叔阿姨一起参与野外救助，保护一些野生鸟类。”聊起野外救助的经历，牛浩瑄打开了话匣子。
在机场附近，为了防止野生鸟类对飞机起降造成威胁，工作人员常常会布设一些防撞网。牛浩瑄参与的救助队的任务之一，就是解救被意外困在防撞网上的鸟类，长耳鸮“胖胖”就是他参与救助过的鸟类之一。
“它是一只野生猫头鹰，长得特别可爱，奓起毛之后看起来特别胖，所以我给它起名‘胖胖’。”牛浩瑄回忆，在发现“胖胖”时，它的翅膀受了伤，于是救助队将它带回抚养。虽然“胖胖”对其他人态度很凶，每次见到牛浩瑄却格外亲近，还会亲昵地主动跳到他的肩膀上。
“鸟类的恢复能力很强，‘胖胖’原本很快就能回归自然，但很不幸，由于一些意外，它还是没能活下来。”牛浩瑄的语气中透出遗憾，“这次的经历让我想到，如果用机器人实现对鸟类的救助，让它们按既定的程序养育受伤的鸟类，就能减少意外的发生。”
科学家很早就发现，鸟类在出生后，会将它们看到的第一个移动的物体视作母亲，并跟随母亲移动，这一现象被称为印记行为。但这样的天性给鸟类救助带来了难题，如果在救助时，幼鸟将人视为“母亲”，与人类过于亲近，日后放归时它们就可能对人类没有躲避行为，进而影响其在野外的存活率。
“以前科学家尝试用猫、狗等生物代替鸟妈妈，发现小鸟都会产生印记行为，那用机器人可不可行？”运用自己所学的机器人知识，牛浩瑄开始探索保护鸟类的新方法。家里就是他的实验室，设计制作“机器鸟”的软硬件、孵化小鸡作为实验动物、探究小鸡产生印记行为的规律……一系列实验步骤，他都是在家中完成的。
保温箱孵化出的小鸡，出生后第一眼看到的便是“机器鸟妈妈”。牛浩瑄连续记录小鸡出生后24小时的印记行为情况，发现在出生后第8至16小时，小鸡的印记行为敏感度最高。“在这个阶段，它们会对所有东西感兴趣，会动的‘机器鸟’也能被它们视作母亲。”
这只“机器鸟”也经历了几次“进化”。在实验中，牛浩瑄发现，有些小鸡对“妈妈”格外亲近，直接钻到了它的“肚子”里。但出于减轻重量的考虑，第一版“机器鸟”的底部设计了不少孔洞，小鸡容易掉落，有被履带碾压的危险。于是，他将底部封好，还加装了软垫，让“机器鸟”不再冷冰冰。
这个项目从设想到初步完成，足足花了牛浩瑄大半年的时间。他期待未来，这个项目能推广到珍稀濒危鸟类的人工抚育中去，“不管是帮助受救助的鸟类保持野性，还是养育一些珍稀雏鸟，我相信，‘机器鸟’都能发挥出更大的作用。”
牛浩瑄（左一）在讲解“机器鸟妈妈”的设计思路
让400岁古树焕发新生
位于昌平区城北街道的北京市昌平区第二中学校址，曾是一座文庙的所在地。虽然历经变迁，文庙已然无存，但5株参天古树顽强地生存至今。它们现为北京市一级古树，均有400余年的历史，但近年来，这些古树的长势逐渐衰弱，树叶枯黄、树枝掉落，还受到了虫害困扰。在昌平二中高级教师张淑春的指导下，自2021年起，该校的学生们便尝试为古树“问诊”。
郭康皓在该校读初中时，就加入了古树保护的研究团队，一做就是3年多。虽然去年已经考入其他高中就读，他依然利用课余时间回到昌平二中，参与古树保护活动。起初，张淑春参考相关领域的成熟经验，带领郭康皓等20余名学生先从较为明显的虫害入手，分析不同季节里，蚜虫、小蠹虫、天牛等虫害的规律。此外，学校还邀请在土壤修复改良领域经验丰富的中国科学院大学教授何裕建，指导学生进行古树土壤检测与修复。
然而，检测数据并不乐观，土壤养分不足、PH值偏高，一棵古树的土壤内还出现了线虫疫病。线虫会损害古树根系，营养元素的缺乏则影响古树生长，这些因素都会导致其长势不佳甚至死亡。为古树“对症下药”，精准、实时的监测很重要，经过反复尝试，郭康皓把土壤温湿度、电导率、酸碱度和大气温湿度、植物表面温度、光照强度等因素的监测，集成在一套系统里，为古树的“治疗”提供数据支持。
另一组学生则通过检测古树根系，了解古树生长趋势。“古树保护与复壮肯定要用无损手段，如果直接把地面挖开去看树根，会对古树造成不可逆转的损害。”该校学生杜嘉铭尝试用探地雷达“看清”古树根系在土壤中的走向，从根本上判断古树健康状况。此前，探地雷达多被用于地质学研究，而学生们创新性地用它来为古树“做CT”，在1年时间里先后进行了4次细致探测。
探地雷达扫过，一幅红黄相间的条带图像显现，图像上有几处明显的弯折，提示了树木根系所在。通过多次探测，杜嘉铭描绘出古树根系的走势和近1年的生长情况，他还计划将这项观测持续下去，积累更多的数据。
根据阶段性土壤检测结果，该校师生有针对性地对古树实施复壮措施。今年，检测结果令人欣喜：古树土壤内的线虫完全消失，土壤肥力达标，树木新叶增长达到85%以上。经过师生3年多的努力，数百年高龄的古树重焕生机。
“我们拍摄了3年间同一个枝杈的对比图片，效果相当显著，去年夏天，古树的枝头明显更茂密了。”张淑春说，学校还围绕古树保护，开发了实践探究、劳动、美育、文化等系列课程，让更多学生参与到古树保护中来。古树还有了健康档案，随着数据的积累，这一经验将来还有望为全国的古树保护提供借鉴。
解开平谷大桃的优质“密码”
当前养殖业使用抗生素的现象较为普遍，耐药菌是否会随着粪肥进入土壤，进而影响到消费者的健康？来自北京市顺义牛栏山第一中学的3名学生，从身边寻找研究课题，对当地长期施用有机肥的菜田土壤进行了采样检测。
“土壤修复这件事，之前顺义区做的比较少，我们希望填补一些研究的空白，提供来自本地的数据支撑。”牛栏山一中学生景千芸说，学校专门建立了土壤修复实验室，方便他们开展研究。对比普通大田土壤与温室土壤菌落，他们发现，施用有机肥的土壤中，四环素耐药菌等4种耐药菌含量均较高，这可能与温室土壤有机肥用量较大有关。如果将有机肥和化肥混合施用，对降低耐药菌的产生具有一定效果。
“这个结论也提醒我们，农作物生产不应该只追求经济效益，还要注重环境保护和消费者的安全。”景千芸说，接下来，他们还将围绕更多的耐药菌种展开研究，“希望通过我们的探究，让农田种出来的菜更健康。”
北京市平谷中学学生贾佳源、王世杰也关注到了“身边的土壤”。平谷大桃是首都农业的一张金名片，但为何在这片土地上生长出的大桃就更加优质？他们在平谷区的3个典型大桃产区分别“挖坑”，并测定土壤孔隙度、主要矿物成分等指标。钠长石含量较高，能提供桃树生长所需的矿物质；土壤上层孔隙小，能保水保肥；深部土壤颗粒增大，透气性更好，利于桃树根部发育……一系列的数据指标，让平谷区大桃产区的土壤优势变得具象，从而为平谷大桃的科学种植提供了理论依据。
北京青少年科技创新大赛自1979年起至今已举办43届，旨在引领广大青少年投身于科学探究的旅程，让他们在实践中锤炼自己的创新能力和科学素养。“昌平的学生研究古树，平谷的学生研究大桃，这些问题都来源于学生们的生活。”北京市怀柔区第一中学科技教师宋旭说，孩子们从生活中发现并提出问题，这种特点使得他们的研究项目不仅具有创新性，还富有实用性和地域特色。他也常常鼓励学生走出课本、走出学校，多看、多问、多想，好点子就会自然涌现出来。