Question

【题目】分析有关科学探究的资料，回答问题：

豆科作物的根瘤菌能够固氮，而禾本科植物不能。所以在农业实践中，将豆科植物和禾本科 植物间作以提高禾本科植物的产量。研究发现产量提高与土壤中吸收氢气的细菌有直接关系， 为探究其中的具体机制，进行以下三个实验。

［实验一］假设：豆科植物固氮反应能产生氢气，且氢气被土壤吸收。

供选材料：豆科植物苜蓿苗，禾本科植物小麦苗，灭菌的沙子，普通土壤。供选仪器：收集氢气的设备

实验方案：

（1）若假设成立，完成下表

_____________________

实验结果：实验组土壤中无法测得氢气，其余见上表。

［实验二］

为探究氢气通过何各途径被土壤吸收，进行如下假设。假设：氢气被土壤中的细菌吸收。

供选材料：苜蓿苗，普通土壤，抗生素（根瘤菌不敏感），杀真菌剂，2,4－D，萘乙酸。供选仪器：收集氢气的设备

实验方案：

（2）针对假设，在实验中除了选择_______________和_______________分别对土壤进行处理后栽培苜蓿苗，还需使用不予处理的土壤栽培苜蓿苗作为对照。

实验结果：

（3）若假设成立，针对实验方案描述实验结果：_________________________。

［实验三］

土壤中吸收氢气的细菌（氢氧化细菌）是否有促进植物生长的作用，继续探究。假设：氢氧化细菌可以促进植物生长。

供选材料：1．2m×2m 的实验田，小麦种子，氢氧化细菌菌株 A1，B1，C1，D1，E1；非氢氧化细菌菌株 A2，B2，C2，D2，E2；大肠杆菌。

实验方案：用不同的菌株分别拌各，种植在实验田中，一段时间后记录小麦初生苗的相应数据。

实验结果：平均胚根长度（mm），根相对生长（%）。

A1：平均胚根长度 13，根相对生长 163；E2：平均胚根长度 8，根相对生长 100； D2：平均胚根长度 8，根相对生长 100；B1：平均胚根长度 30，根相对生长 375； C2：平均胚根长度 8，根相对生长 100；C1：平均胚根长度 12，根相对生长 150； D1：平均胚根长度 33，根相对生长 413；E1：平均胚根长度 20，根相对生长 250； A2：平均胚根长度 8，根相对生长 100；B2：平均胚根长度 3，根相对生长 38；

大肠杆菌：平均胚根长度 8，根相对生长 100。

（4）针对假设对上述数据进行统计处理，用合适的表格表达 _________________________________________________________ 。

［结论］综合以上三个实验的结果可见，土壤中的氢氧化细菌在促进植物生长中起重要作用。

Answer 1

【答案】

	植物名称	种植的基质	实验结果（有无氢气）
实验组	苜蓿苗	沙子	有
对照组	小麦苗	沙子	无
		土壤	无

抗生素（杀真菌剂） 杀真菌剂（抗生素） 用抗生素处理的土壤种植苜蓿苗可以收集到氢气，用杀真菌剂和不予处理的土壤种植苜蓿苗均无法收集到氢气

菌株类型	平均胚根长度		根相对生长（%）
	范围	均值	范围	均值
大肠杆菌		8．0		100．0
非氢氧化细菌菌株	3-8	7．0	38-100	87．6
氢氧化细菌菌株	12-33	21．6	150-413	270．2

【解析】

从背景材料、题干中中获取实验原理及实验目的，根据实验目的、原理，结合问题要求去设计，补充、评价、修正实验或对实验结果进行预测并得出结论。

（1）实验假设是豆科植物固氮反应能产生氢气，且氢气被土壤吸收．若要验证假设是否成立就要满足两点，一是豆科植物能固氮产氢，二是氢气能被土壤吸收，故实验材料应选作为豆科植物的苜蓿苗和作为禾本科植物的小麦苗，苜蓿苗为实验组，小麦苗为对照组，由于固氮过程产生的氢气能被土壤中的细菌吸收，灭菌的沙子无细菌，所以种植的基质应是土壤和灭菌的沙子．只有种植在灭菌的沙子中的苜蓿能收集到氢气．种植在土壤中的苜蓿虽然能产生氢气，但被土壤中的细菌吸收故收集不到，小麦苗不能产生氢气，不论在什么基质中都收集不到。

（2）、（3）假设：氢气被土壤中的细菌吸收．要验证假设是否正确，要控制的自变量是有无细菌，所以培养基质应选择用抗生素处理的土壤，用抗真菌剂处理的土壤和不做处理的土壤三种．由于用抗生素处理的土壤无细菌，所以能收集到氢气，抗真菌剂能杀灭真菌但对细菌无影响，固氮产生的氢气被细菌吸收，所以用抗真菌剂处理的土壤培养苜蓿收集不到氢气，不作处理的土壤作为对照，有细菌，产生的氢气被细菌吸收，也收集不到氢气。

（4）用不同的菌株拌种，菌株有三种，即大肠杆菌菌株、氢氧化细菌菌株、非氢氧化细菌菌株，故共有三组实验，其中大肠杆菌菌株处理的为对照组，其他为实验组．对实验数据的统计是每组胚根的平均长度、及相对生长值，为了减少误差和偶然因素的影响每组实验数据要取均值。