Question

分析有關科學探究的資料，回答問題．
豆科作物的根瘤菌能夠固氮，而禾本科植物不能．所以在農業實踐中，將豆科植物和禾本科植物間作以提高禾本科植物的產量．研究發現產量提高與土壤中吸收氫氣的細菌有直接關系，為探究其中的具體機制，進行以下三個實驗．
[實驗一]
豆科植物固氮反應能產生氫氣，且氫氣被土壤吸收．
供選材料：豆科植物苜蓿苗，禾本科植物小麥苗；滅菌的沙子，普通土壤．
供選儀器：收集氫氣的設備
實驗方案：
（1）若假設成立，完成下表

	植物名稱	種植的基質	實驗結果（有無氫氣）
實驗組
		土壤	無
對照組

實驗結果：實驗組土壤中無法測得氫氣，其余見上表．
[實驗二]為探究氫氣通過何種途徑被土壤吸收，進行如下假設．
假設：氫氣被土壤中的細菌吸收．
供選材料：苜蓿苗，普通土壤，抗生素（根瘤菌不敏感），殺真菌劑，2，4-D，萃乙酸．
供選儀器：收集氫氣的設備
實驗方案：
（2）針對假設在實驗中除了選擇

 

和

 

分別對土壤進行處理后栽培苜蓿苗，還需使用

 

的土壤栽培苜蓿苗作為對照．
（3）若假設成立，針對實驗方案描述實驗結果：

 

．
[實驗三]土壤中吸收氫氣的細菌（氫氧化細菌）是否有促進植物生長的作用，繼續探究
假設：氫氧化細菌可以促進植物生長．
供選材料：1.2m×2m的實驗田，小麥種子，氫氧化細菌菌株A₁，B₁，C₁，D₁，E₁；非氧化細菌菌株A₂，B₂，C₂，D₂，E₂；大腸桿菌．
實驗方案：用不同的菌株分別拌種，種植在實驗田中，一段時間后記錄小麥初生菌的相數據．
實驗結果：平均胚根長度（mm），根相對生長（%）．
A₁：平均胚根長度13，根相對生長163；E₂：平均胚根長度8，根相對生長100；
D₂：平均胚根長度8，根相對生長100；B₁：平均胚根長度30，根相對生長375；
C₂：平均胚根長度8，根相對生長100；C₁：平均胚根長度12，根相對生長150；
D₁：平均胚根長度33，根相對生長4.63；E₁：平均胚根長度20，根相對生長250；
A₂：平均胚根長度8，根相對生長100；B₂：平均胚根長度3，根相對生長38；
大腸桿菌：平均胚根長度8，根相對生長100．
（4）針對假設對上述數據進行統計處理，用合適的表格表達．
【結論】綜合以上三個實驗的結果可見，土壤中的氫氧化細菌在促進植物生長中起重要作用．

Answer 1

考點：微生物的分離和培養,微生物的利用

專題：

分析：審題，從背景材料、題干中中獲取實驗原理及實驗目的，根據實驗目的、原理，結合問題要求去設計，補充、評價、修正實驗或對實驗結果進行預測并得出結論．

解答： 解：（1）實驗假設是豆科植物固氮反應能產生氫氣，且氫氣被土壤吸收．若要驗證假設是否成立就要滿足兩點，一是豆科植物能固氮產氫，二是氫氣能被土壤吸收，故實驗材料應選作為豆科植物的苜蓿苗和作為禾本科植物餓小麥苗，苜蓿苗為實驗組，小麥苗為對照組，由于固氮過程產生的氫氣能被土壤中的細菌吸收，滅菌的沙子無細菌，所以種植的基質應是土壤和滅菌的沙子．只有種植在滅菌的沙子中的苜蓿能收集到氫氣．種植在土壤中的苜蓿雖然能產生氫氣，但被土壤中的細菌吸收故收集不到，小麥苗不能產生氫氣，不論在什么基質中都收集不到．
（2）、（3）假設：氫氣被土壤中的細菌吸收．要驗證假設是否正確，要控制的自變量是有無細菌，所以培養基質應選擇用抗生素處理的土壤，用抗真菌劑處理的土壤和不做處理的土壤三種．由于用抗生素處理的土壤無細菌，所以能收集到氫氣，抗真菌劑能殺滅真菌但對細菌無影響，固氮產生的氫氣被細菌吸收，所以用抗真菌劑處理的土壤培養苜蓿收集不到氫氣，不作處理的土壤作為對照，有細菌，產生的氫氣被細菌吸收，也收集不到氫氣．
（4）用不同的菌株拌種，菌株有三種，即大腸桿菌菌株、氫氧化細菌菌株、非氫氧化細菌菌株，故共有三組實驗，其中但腸桿菌菌株處理的為對照組，其他為實驗組．對實驗數據的統計是每組胚根的平均長度、及相對生長值，為了減少誤差和偶然因素的影響每組實驗數據要取均值．

故答案為：
（1）

	植物名稱	種植的基質	實驗結果（有無氫氣）
實驗組	苜蓿苗	沙子	有
		土壤	無
對照組	小麥苗	沙子	無
		土壤	無

（2）抗生素（殺真菌劑）     殺真菌劑（抗生素）       不予處理
（3）用抗生素處理的土壤種植苜蓿苗可以收集到氫氣，用殺真菌劑和不予處理的土壤種植苜蓿苗均無法收集到氫氣．
（4）

菌株類型	平均胚根長度（mm）		根相對生長（%）
	范圍	均值	范圍	均值
大腸桿菌		8.0		100.0
非氫氧化細菌菌株	3-8	7.0	38-100	87.6
氫氧化細菌菌株	12-33	21.6	150-413	270.2

點評：本題旨在考察學生實驗探究能力及對實驗數據的統計處理和得出結論的能力．做題的思路閱讀背景材料，提出假設，根據假設，找出實驗原理，實驗目的，有實驗原理、目的選擇材料并設計實驗，分析實驗結果得出結論，在做此類題目過程中要注意應遵循對照性原則和單因子變量的原則．對于實驗數據的統計與處理要注意明確實驗組數及其指標，注意為使實驗更加科學合理，要取平均值，在此基礎上再設計表格．