Question

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]
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

	植物名称	种植的基质	实验结果（有无氢气）
实验组
		土壤	无
对照组

实验结果：实验组土壤中无法测得氢气，其余见上表．
[实验二]为探究氢气通过何种途径被土壤吸收，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，萃乙酸．
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

 

的土壤栽培苜蓿苗作为对照．
（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种，种植在实验田中，一段时间后记录小麦初生菌的相数据．
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4.63；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

考点：微生物的分离和培养,微生物的利用

专题：

分析：审题，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．

解答： 解：（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饿小麦苗，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，其中但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．

故答案为：
（1）

	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
		土壤	无
对照组	小麦苗	沙子	无
		土壤	无

（2）抗生素（杀真菌剂）     杀真菌剂（抗生素）       不予处理
（3）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．
（4）

菌株类型	平均胚根长度（mm）		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

点评：本题旨在考察学生实验探究能力及对实验数据的统计处理和得出结论的能力．做题的思路阅读背景材料，提出假设，根据假设，找出实验原理，实验目的，有实验原理、目的选择材料并设计实验，分析实验结果得出结论，在做此类题目过程中要注意应遵循对照性原则和单因子变量的原则．对于实验数据的统计与处理要注意明确实验组数及其指标，注意为使实验更加科学合理，要取平均值，在此基础上再设计表格．