“土壤微生物的分解作用”实验研究

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1、“土壤微生物的分解作用”实验研究　　摘要以温度、淀粉糊浓度、反应时间和pH为变量，对“土壤微生物的分解作用”的最适实验条件进行了研究。结果表明，在30°C、4%淀粉糊浓度和pH8.12等条件下反应7d，以斐林试剂为显色剂能够得到较好的实验效果。涂布平板计数结果显示，实验所用的土壤中微生物的含量为6688890个/g。　　关键词土壤微生物分解作用涂布平板法　　中图分类号G633.91文献标识码B　　“土壤微生物的分解作用”是人教版高中生物必修内容中的探究实验之一，旨在让学生通过宏观的实验现象了解微观的实验原理，明白微生物在生态系统物质循环中的重要作用。然而由于实

2、验周期长，实验现象较不明显，开展该实验的学校寥寥无几。　　1教材分析与实验条件选择　　在人教版“土壤微生物分解作用”的实验中，教材提出了2个参考案例。第一个案例，使用落叶为实验对象，设置灭菌土壤为对照组，对比得出土壤微生物具有分解作用;第二个案例：使用淀粉为实验对象，通过斐林试剂和碘液的显色反应，得出土壤微生物具有分解作用。对比发现，第二个案例实验时间适中，实验现象较为明显;同时复习了斐林试剂的使用方法，较适合开展实验教学。因此，笔者选用第二个案例（土壤微生物对淀粉的分解作用），对“土壤微生物的分解作用”进行实验研究。　　温度、淀粉糊浓度和反应时间是影响土壤微

3、生物分解作用的主要因素。笔者选取了15°C、20°C、25°C、30°C和室温等5个温度，2%、4%、6%和8%等4个淀粉糊浓度以及5d、7d和9d等3个反应时间，探究它们对土壤微生物分解作用的影响。　　特定土壤的pH是确定值，而pH的变化会影响土壤微生物的分解作用。在确定适宜的温度、淀粉糊浓度和反应时间之后，以pH为变量，继续探究pH对土壤微生物分解作用的影响。　　为了使实验结果更具科学性，需要设置对照组。笔者在教材的基础上增加了灭菌土壤浸出液作为第二对照组，排除了土壤浸出液中其他非生物因素的干扰，增加了实验的严谨性。　　在教学研究中，有学者使用不同种类的土

4、壤进行实验，以确定哪种土壤微生物的分解能力最强。土壤微生物分解能力的强弱，主要受微生物种类和数量的影响。因此，为了揭示土壤微生物数量对分解作用的影响，笔者根据《微生物实验》的相关内容，采用涂布平板法，对实验的土壤微生物进行计数，初步确定土壤微生物的分解能力。　　综上所述，“土壤微生物的分解作用”实验可划分为三个小实验，分别是：（1）土壤微生物对淀粉分解作用实验;（2）pH对土壤微生物分解作用的影响实验;（3）土壤微生物计数实验。其中第一个小实验为主实验，第二、第三个小实验为扩展实验。　　2实验设计　　2.1实验器材　　实验器具：小烧杯、试管、三角瓶、玻璃棒、p

5、H计、恒温光照培养箱、牛皮纸、纱布。　　材料和试剂：土壤、淀粉、斐林试剂、碘液、牛肉膏、蛋白胨、琼脂、NaCl、稀HCl、稀NaOH、无菌水。　　2.2实验步骤　　2.2.1土壤微生物对淀粉的分解作用　　（1）土壤浸出液的制备：按照课本介绍的方法制备。　　（2）淀粉糊的制作：分别称取10g、20g、30g和40g淀粉，溶于500mL开水中，充分搅拌，制成糊状，得到浓度分别为2%、4%、6%和8%的淀粉糊。　　（3）灭菌：将蒸馏水、部分土壤浸出液、各浓度淀粉糊、实验所用的烧杯和试管等器皿放入灭菌锅中灭菌。　　（4）加样培养：按照课本介绍的方法，在无菌环境中操作加

6、样，并将实验溶液分别放入15°C、20°C、25°C和30°C的培养箱及室温中培养　　（5）显色反应：按照课本介绍的方法取出实验溶液进行显色反应。　　2.2.2pH对土壤微生物分解作用的影响　　（1）土壤浸出液pH的测定和调节：使用北京哈纳HI8424NEL;根据之前的实验步骤得知，实验土壤浸出液浓度为0.1g/mL，因此土壤中微生物的含量约为6688890个/g（表1）。有教学条件的学校可设计该实验，分析不同土壤微生物具有不同分解作用的原因，让学生更深入地理解和掌握知识，培养学生的科学素养和探究精神。　　4讨论　　“土壤微生物的分解作用”实验中，材料易得，操

7、作简单，可以在教学活动中顺利实施。许多学校由于实验时间较长，影响教学安排，而很少开展这一探究活动。但笔者发现，该实验不但可以在短时间内完成，而且能开发出与之相关的教学实验，如pH对土壤微生物分解作用的影响、土壤微生物计数等，这对学生创新思维的培养大有裨益。如果学校教学条件有限，无法顺利开展该实验，可由教师演示或者播放实验录像，以取得一定的教学效果。　　在本实验中，笔者并未以土壤类型为实验变量，探究不同土壤中微生物分解作用和微生物数量的异同。但学校在安排教学活动时，可以将学生分组，不同小组以不同的土壤为研究对象开展实验。这样既节约了时间，又可以达到很好的实验效果

8、。　　本研究确定的适宜实验条件，可以为