【对“土壤微生物的分解作用”实验的改进】探究土壤微生物的分解作用
摘要 针对“土壤微生物的分解作用”这个实验在教学中开展出现的几个问题,对实验方案进行了相应的改进,以期对教学实践有一定的参考价值。 关键词 土壤微生物 分解作用 实验改进
中图分类号Q-31 文献标识码B
“土壤微生物的分解作用”是新课程标准中设置的一项活动,旨在使学生能从实验的角度去探究土壤中落叶等物质的消失源于土壤微生物的分解作用。笔者经调查发现,浙江省新课程实施两年以来,开展该实验的学校寥寥无几,多数一线教师反映该实验周期长、实验现象不明显,而更主要的是大多学校不具备实施该实验的设备装置,鉴于此,下面设计了该实验的3个改进方案,以供大家参考。
1 改进方案一
草莓是在土壤微生物的作用下腐烂的吗?
本实验采用对照实验的方法,设计对照组和实验组。对照组的土壤不做任何处理(自然状态);实验组的土壤要经过高压灭菌处理,以尽可能排除土壤微生物的作用,同时要尽可能避免土壤理化性质的改变。所选用的草莓都要进行彻底灭菌处理。
(1)实验材料:土壤、草莓若干(可根据季节自行选择其他水果)、70%的酒精、升汞。
(2)实验器材:无菌操作台、高压灭菌锅、泡沫碗、铲子、培养皿、镊子等。
(3)实验步骤:
①采集土样。选取适量较肥沃的土壤等量分装于两个泡沫碗中,做好标记备用。
③土壤处理。将其中的一碗土壤用报纸包好,同培养皿、镊子等一起放入高压蒸汽灭菌锅灭菌20 min(实验组)。另一碗土壤不做处理,保持自然状态(对照组)。
③草莓处理。将所选用的草莓用70%的酒精进行10 s消毒处理,并用升汞进行20 min灭菌,最后用无菌水洗3-4次,杀灭草莓表面的微生物。
④将灭菌处理后的草莓分别埋人两盒土壤中(深3-5 cm),并将2组实验材料放入无菌培养室(注意:实验组要在无菌条件下操作)。
⑤隔天观察草莓的腐烂程度,并对其进行描述,得出实验结果。
(4)实验结果:实验第3 d对照组开始腐烂,第5 d实验组个别草莓开始有变化;第7 d,实验组个别草莓有一定程度腐烂,对照组几乎所有草莓都有不同程度腐烂。
(5)实验结论:对照组与实验组除了对土壤的处理不同,其他条件完全一样,实验结果不同,说明未经灭菌处理的土壤中确实存在使草莓发霉的微生物。
2 改进方案二
面包是在土壤微生物的作用下腐烂的吗?
本实验采用对照实验的方法,设计对照组和实验组。对照组的土壤不做任何处理(自然状态);实验组的土壤要经过处理(在微波炉里加热10min),以尽可能地排除土壤微生物的作用,同时要尽可能避免土壤理化性质的改变;面包要在微波炉里面进行灭菌处理。
(1)实验材料:土壤、面包。
(2)实验器材:微波炉、泡沫碗若干、报纸、铲子、镊子、锥形瓶等。
(3)实验步骤:
①采集土样。选取适量较肥沃的土壤等量分装于8个泡沫碗中,做好标记备用。
②土壤处理。将其中的4盆土壤用报纸包好同镊子等一起放入微波炉灭菌20 min,该组为实验组。另4盆土壤不做处理,保持自然状态,作为对照组。
③面包处理。将新烤的面包切成若干大小相等的块状,放在锥形瓶中,将锥形瓶放到微波炉里加热,进行彻底灭菌处理,杀死面包中含有的微生物。
④灭菌处理后的面包分别埋入8碗土壤中(深3-5cm),用报纸将泡沫碗包好,并将2组实验材料放入无菌培养室(注意:实验组要在无菌条件下操作)。
⑤隔天观察面包的腐烂程度,记录实验结果,一周后,实验组面包完好,而对照组面包发霉。
(4)实验结果:实验第8 d对照组开始发霉,第10 d对照组面包上长满了长长的“毛”,而实验组完好。
(5)实验结论:对照组与实验组除了对土壤的处理不同,其他条件完全一样,实验结果不同。这说明未经灭菌处理的土壤中确实存在使面包变质的微生物。
3 改进方案三
探究土壤微生物对淀粉的分解作用。
本探究实验将对土壤微生物的分解作用的探究和对淀粉及还原性糖的鉴定较好的结合在一起,既能完成新的探究实验,又能对必修1中的重要实验“鉴定淀粉和还原性糖”起到很好的复习作用。
(1)实验材料及药品:土壤、淀粉溶液、蒸馏水、碘液、斐林试剂。
(2)实验仪器:高压蒸汽灭菌锅、烧杯、试管、玻璃棒、胶头滴管、酒精灯、电子称等。
(3)实验步骤:
①将取自农田的土壤放入里面垫有纱布的烧杯中,加水搅拌,然后将纱布连同土壤一起取出,将留在烧杯中的土壤浸出液静置一段时间备用。
②取两只锥形瓶,编号A、B,放入等量(约30mL)淀粉溶液,高压蒸汽灭菌20min。
③在A锥形瓶中加入30mL土壤浸出液(实验组),B锥形瓶中加入30 mL无菌水(对照组,需无菌操作),分别用牛皮纸封口(隔菌通气)。
④在室温(20℃左右)下放置7 d后,分别取A、B锥形瓶中的溶液5 mL,各放入两支试管中,分别编号A1、A2、B1、B2。
⑤在A1、B1中加入碘液,在A2、B2中加入斐林试剂并在酒精灯上加热2～3 min。
⑥观察试管中溶液的颜色变化,记录实验结果,得出实验结论。
(4)实验结果:1周后,A1中加入碘液仍为紫色,B1中加入碘液变为蓝色,A2、B2中加入斐林试剂并在酒精灯上加热2-3min没有变化;2周后,A2中加入斐林试剂并在酒精灯上加热2-3min,变砖红色,B2中加入斐林试剂并在酒精灯上加热2-3 min仍无颜色变化。
(5)实验结论:对照组与实验组除了对土壤的处理不同,即所得的土壤浸出液成分不同,其他条件完全一样,实验结果出现不同的颜色,说明了未经灭菌处理的土壤得到的土壤浸出液中存在某些微生物,使得淀粉被分解成为还原性糖。
4 总结
方案一选择草莓作为材料,周期短,效果好,但有季节限制;同时本方案灭菌效果彻底,但对实验仪器的要求也比较高,所以适用于实验设备条件较好的中学。考虑到有些学校实验设备条件有限,没有高压灭菌锅、灭菌台,所以方案二选用微波炉来灭菌,这是生活中常见的电器容易获得,适合实验设备条件一般的中学;同时本方案选择面包作为材料周期较长,但面包价格便宜,且没有季节限制。教材对方案三没有说明加入淀粉糊的浓度和量,以及所加淀粉糊在7 d后是否完全被分解,没作鉴定说明,这将会直接影响实验结果,本文在教材方案基础上针对性的对其进行改进,并增添了鉴定实验,使得实验更加严密,提高了可操作性。