新生活化妆品公司:实验研究：植物在不同气体中的生长情况

关键词：二氧化碳、氧气、空气、万年青、干燥皿、白地霉、白粉菌
一、背景：气肥  目前开发的气体肥料主要是二氧化碳，因为二氧化碳是植物进行光合作用必不可少的原料。在一定范围内，二氧化碳的浓度越高，植物的光合作用也越强，因此二氧化碳是最好的气肥。美国科学家在新泽西州的一家农场里，利用二氧化碳对不同作物的不同生长期进行了大量的试验研究，他们发现二氧化碳在农作物的生长旺盛期和成熟期使用，效果最显著。在这两个时期中，如果每周喷射两次二氧化碳气体，喷上４～５次后，蔬菜可增产90%，水稻增产70%，大豆增产60%，高梁甚至可以增产200%。因此我们课题小组研究气体对植物的作用及其影响。
二、研究过程
１、研究使用的气体
⑴、二氧化碳。（Carbon Dioxide）
性质：无色无味的气体。化学式CO２。在标准状况时，化学性质稳定，密度为1.977克／升，约是空气的1.5倍，溶于水时，部分生成碳酸，它是动植物新陈代谢和有机物完全燃烧时的产物，绿色植物借助二氧化碳和水经光合作用合成有机物。
实验时制取所用药品：石灰石，稀盐酸。
(2)氧气。（Oxygen）
性质：无色无臭气体。化学式O2，在标准状况下化学性质活泼。高温时化学性质极活泼，密度为1.429克／升，为燃烧过程及动植物呼吸所必需，极少量溶于水，1升中只能溶解约30毫升的氧气。
实验时制取所用药品，氯酸钾，二氧化锰共热。
(3)空气。（Air）
性质：弥漫于地球周围的混合气体，离地面越高，空气越稀薄，密度为1.293克／升，其成分按体积分数计算，大约是：氮气78%，氧气21%，稀有气体0.94%，二氧化碳0.03%，其它气体和杂质0.03%。
２、研究使用的植物
万年青（Rohdea japonica）
百合科。多年生常绿草本。根状茎短而肥厚。叶基生，阔带形，厚革质。春夏间在花轴上形成一稠密的穗状花序，花淡黄色或褐色。浆果球形，橘红色，产于中国及日本。常见栽培，根和根状茎入药，称“白河车”。
实验数量，3盆。（花盆用三只相同的碗面盒制作，盆底有开小洞，土壤中放入一些茶叶）
万年青高约15厘米，每株都有四片叶子，呈嫩绿色，叶子挺拔。
３、研究原理
光合作用：绿色植物吸收阳光的能量，同化二氧化碳和水，制造有机物质并释放氧的过程。
CO2+2H2O→(CH2O)+O2 +H2O
光合作用由光反应（光所引起的化学反应）和暗反应（若干酶所催化的化学反应）所组成。是地球上利用日光能最重要的过程，也是规模最大的由二氧化碳和水等无机物质制造碳水化合物；蛋白质、脂肪等有机物质的过程；粮食、煤炭中所含的能量，都是通过光合作用贮藏起来。大气中的氧也来源于光合作用。绝大多数生物（包括人类）都是直接或间接依靠光合作用所提供的有机物和能量而生存
４、实验方法
将两盆万年青分别放入可密封的透明的玻璃器（干燥皿）皿中。加入约1200毫升的水，将花盆半浸于水中。使植物能有足够的水份生长，制取氧气和二氧化碳，分别通入干燥皿中（如图一），待气体收集满后，（用带有火星的木条放在器皿口处，木条复燃，则说明氧气收集满；用燃着的木条放在器皿口处，木条熄灭，则说明二氧化碳收集满。）将器皿加盖密封（如图二），一放在阳光下。另一盆则置于空气中，隔天浇水，自然生长与另外两盆对比。如图：
５、实验记录：
实验开始时间11月8日。
实验结束时间12月10日。
经历时间：6周
观察方法：一周两次，记录植物生长情况。
实验记录如下：（甲表示在氧气中生长的，乙表示在二氧化碳中生长的，丙表示在空气中生长的）
日      期
甲
乙
丙
11月8日
无变化。叶子仍呈绿色挺拔。
11月12日
无变化
玻璃器皿上有些水气
生长正常
11月15日
开始出现少量水蒸气
水蒸气增多
生长正常
11月19日
水呈淡黄色，叶子仍挺拔。
水量明显减少，有大量水蒸气，叶子下垂
生长正常
11月23日
无变化
11月26日
叶子稍微下垂。水呈深蓝色。
水变黄，叶子尖部开始变黄，更加低垂
长出新芽
11月29日
无变化
12月5日
仍无变化
12月10日
土壤表面生成白色物质，布满整个表面
无变化
实验结束。
总结：甲盆植物腐烂，变质，根部变黑，植物坏死，有一股恶臭。器皿中液体呈紫黑色，用PH试纸测试得PH≈6呈弱酸性。
乙盆植物叶尖处发黄，但植物仍能生存，液体的PH≈7。
丙盆有新芽，仍四片叶子。
三、结论
本实验主要研究植物在不同气体中进行光合作用后所产生的效果，它能帮助我们了解不同气体对植物生长的影响，从而对植物的生长有进一步的认识，对气体的作用性质也有进一步认识。
问题一：在纯的二氧化碳中的植物存活了下来，而在纯的氧气中的植物却出乎意料的死去了，而且是从根部发生腐烂，其叶子并没有完全坏死。我们还对土壤进行了取样分析，发现甲盆中的土壤地质松软，湿润，土壤中的有机物全都被分解，只剩下一层表面。而乙盆中的土壤相对结实得多。
如图：
问题二：在甲盆的土壤表层。有一层白色的絮状物质。据我们查阅资料，有以下两种可能：
１、白地霉，菌落呈平面扩散，短绒状或近于粉状，乳白色，菌丝为雎横隔的真菌丝。菌丝生长到一定阶段时，断裂成圆柱状的节孢子。分化能力很强。
２、白粉菌，被感染的部分，表面密生白色菌丝和大量分生孢子，状如白粉。
我国自古以来就是农业大国，农业生产对于国家来说是十分重要的。目前在农业中使用的化肥对环境会造成一定污染，对人的健康有一定的危害。开发新型无污染肥料对农业、对环境、对人的健康都有极大的意义。气肥作为一种新型的肥料，对环境无污染。气肥发展前景广阔，但目前科学家还难以确定每种作物究竟需要哪些气体，以何种比例混合作为肥料，才能使它们最大限度的增产，尤其是农作物。这将是我们下次研究的课题。
四、收获与体会
本课题系我们自身观察到的现象提出问题，以自然科学实验的方式主动求取知识、应用知识、解决问题，是一次主动探究问题的研究性学习实践。研究过程中，通过实验观察，查阅资料，老师指导等使我们学到了一些新知识和基本的科研方法，激发了探索生物奥秘和兴趣，增强了创新意识，提高了自身的科学素质和实践能力，培养了与他人合用的团队精神，坚定了我们献身科学的信念。