“土壤酸碱性对植物生长影响”实践活动案例
作者:上海市青浦区实验中学 麻妍劼   发布日期:2014-10-27 13:51:01   阅读数:3836

土壤是岩石圈表面的疏松土层,是植物生长的物质基础,它提供了植物生活必须的养分和水分,是生态系统中物质与能量交换的主要场所。植物在长期自然选择过程中,形成了对土壤酸碱性的特殊要求,大多数植物在P H<2.5或>9的情况下难以生长。

一、活动背景

随着社会工业的不断发展和经济的飞速前进,人类对环境的破坏与日俱增,大量农药、化肥和工业有害废水不经任何处理随意排放到土壤中,导致土壤酸化或碱化,使土壤养分的有效性降低,不利于植物的生长发育,也容易产生各种有毒害的污染物。保护环境,人人有责,环保目的是为了维持人类生存空间,实现可持续发展目标,这是人类几百年来取得的经验总结。本次实践活动着眼于身边的土壤污染,以土壤酸碱性为研究对象,通过土壤酸碱性的研究以及对植物生长影响的实验使学生认识到土壤污染问题,加强对学生的环保教育,并借助宣传工作扩大社会效应。

二、活动目标

  1、了解与身边土壤有关的基本知识,开阔学生眼界,奠定学习活动基础。

  2、知道各种植物对土壤酸碱性的要求是不同的,理解土壤受到酸碱污染的原因以及对植物的影响,形成保护土壤的环保意识。

  3、尝试并初步学会土壤酸碱性的实验方案设计,并进行实验研究,在实验过程中提高观察记录能力、问题分析的能力和表达交流的能力,建立科学实证的观点。

  4、初步学会用对照法验证土壤酸碱性对植物生长的影响,在小组合作学习中感受团队的力量和带来的快乐体验。

  5、了解改良受污染土壤酸碱性的方法,养成保护土壤的自觉行为,并向农村和郊区工厂做环保宣传,在实践中感受活动的意义和价值。

三、活动计划与过程

  时间:2013.9——2013.11

  对象:七年级学生

  具体安排:

  ⅰ、组织理论学习

  ⅱ、学生实验

  (1)测定土壤酸碱性实验

  (2)土壤酸碱性对植物生长影响的实验

  ⅲ、撰写实验报告,并作交流汇报。

四、活动内容与形式

1、讲座:土壤的相关知识及作用

2、资料整理:

①自主学习与分组收集资料:土壤酸碱性的成因及对植物生长的影响,壤酸碱性对病虫害影响,改良土壤酸碱性的有效方法

②各组汇报资料整理的结果

3、土壤酸碱性实验

①小组讨论设计测定土壤酸碱性的实验方案

②考虑到组间差异,教师为个别小组提供测试土壤酸碱性实验的参考方案:

A、采集土样  B、获取土样浸出液  C、环境监测站测试  D、分析实验结果,得出结论

③学生根据方案进行实验

4、土壤酸碱性对植物生长影响实验

①小组讨论设计土壤酸碱性对植物生长影响的实验方案

②考虑到组间差异,教师为个别小组提供测试土壤酸碱性对植物影响实验的参考方案:A、选取植物

子,准备植物生长的土样(盆栽) B、运用控制变量法进行实验研究,记录数据  C、实验结果分析,得到结论

③学生根据方案进行实验

6、社会宣传

宣传方式包括:网络、板报、小报等形式

7、撰写实验报告

五、活动过程与结果

1、活动准备(理论学习)

为了使学生对土壤知识有所了解、对土壤酸碱性的影响有所认识,在活动准备阶段,指导老师开设了《土壤》专题讲座,普及“土壤形成、土壤特性、我国土壤特点、土壤肥力、土壤酸碱性”等相关知识,根据讲座内容,学生围绕“①土壤的酸碱性的原因?对植物的生长影响?这种影响对目前的环境产生何种意义?②我国各地区土壤酸碱性的分布情况。③改变土壤酸碱性的方法”这几大问题展开资料调查,各小组将收集的资料整理成文,并做成PPT汇报交流。通过这些学习,学生了解到长期使用铵盐和工厂酸性废水的排放会使土壤酸化,这种酸化作用对根际中养分有效性和生物活性都有重要影响。调查不仅使学生增长了见识,开阔了眼界,而且在活动交流中也逐步认识到“土壤恶化对生态环境的破坏”,慢慢形成“要保护身边土壤”的强烈意识,这些理论基础和情感意识为接下来的模拟实验和社会宣传奠定了良好的基础。

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2、实施阶段

(1)设计实验方案

“测试土壤酸碱性”和“研究土壤酸碱性对植物生长的影响”是本次活动的核心内容,在实验之前,首先要确定活动方案。指导老师首先对“测试土壤酸碱性”实验方案和实验原理进行了讲解,由于pH试纸的结果产生误差较大,实验打算用酸度计测出土壤浸出液的酸碱性。“探究土壤酸碱性对植物生长影响”实验的关键是控制变量的确定,经过几组学生的共同商议,大家一致认为该实验的研究变量是土壤酸碱性,而对温度、光照、水分等其他变量要进行控制,在做实验时还要设置对照组。这些活动以小组合作的方式完成,4 ~5 人形成一个小组,确立组长后,各组进行组内分工,为完成方案做准备。

(2)实验操作

①测试土壤酸碱性

参与实验的学生都居住在城镇,土样多数来源于学生自家小区或小区附近的马路口,即土样均采自青浦城镇(东、南、西、北四个方向都有)。

学生将所取的土样放在塑料薄膜或纸上,趁半干状态时用木棍把土块压碎,除去残根等杂物,铺成薄层,在阴凉通风处风干3~5天,然后用木棍压成粉末。由于学校条件有限,无法用酸度计测试出土壤的精确pH,学校和区环境监测站取得了联系,在他们的帮助和指导下,学生首先将预先处理过的自带土样进行筛选,即让土样粉末通过20目的筛网,保证土样颗粒大小的均一性,然后将筛选后的粉末导入烧杯里中,加蒸馏水(土水质量比应为1∶5),充分振荡后,静置片刻,直至出现上层清液。将pH电极插入待测清夜中,轻轻摇动烧杯,静止片刻,读数。取出电极,以水洗净,用滤纸条吸干水分后即可进行第二个土样浸出液的测定。有个别学生比较大意、实验时把电极深入了下层泥浆中,只能重新开始。整个过程学生一边忙着观察记录,一边整理实验报告,不亦乐乎。这是其中6组学生的实验结果: 

土样来源

西部花苑(西)

新青浦佳苑(东)

佳乐苑(西)

万寿六区(北)

宜达小区

(东)

庆丰新村附近的马路(南)

土样性质

pH

6.5

7.2

6.8

7.4

6.2

7.3

   由此判断,学生采集的青浦城镇地区土样基本呈现中性或弱酸性,不是受污染的酸性或碱性土壤。

②研究土壤酸碱性对植物生长的影响

从第一个实验中发现,酸碱性土壤很难从身边立刻找到,指导老师建议用其他方法代替这种土壤并完成第二个实验。经过讨论,大家建议在烧杯中用酸碱性溶液水培栽植植物。至于栽培植物的选择,指导老师建议购买一些适合水培生长而周期又快的品种。水培容器用统一的矿泉水瓶剪裁后代替。

一个星期后,学生带来了各自的植物种子,有绿豆、红豆、青菜等。各组将指导老师事先配置好的50毫升1%氢氧化钠溶液(代替碱性土壤)、50毫升1%硫酸溶液(代替酸性土壤)和50毫升清水倒入3个容器中,在容器中分别垫入一块纱布,使其完全被液体浸没。然后在3个容器中分别放入若干粒种子。完成种植后,学生将这些容器统一放在实验室的向阳处。

一个月内,学生代表每星期中午到实验室做记录,从植物的出芽、叶片生长等方面进行观察。在观察时,学生用到镊子、直尺、解剖针等工具。一开始,学生会折断刚出的新芽,后来,在老师的建议下,学生学会用镊子小心翼翼夹取种子,轻轻拉伸,用直尺测量。当然,也有个别组的种子没有发芽,可能是和种子质量有关,学生没有放弃,另选种子重新实验。为了保证液体的量不变,在观察过程中要定期给烧杯补充酸碱溶液。以下是某组选用青菜种子做的实验报告:

环境:实验室同一向阳处,溶液量都是50毫升。

         PH

日期

2

7

12

10.29

无发芽

一点小黄点

无发芽

11.3

无发芽

平均芽长1厘米

无发芽

11.6

无发芽

平均芽长2.5厘米,有根生长

无发芽

11.9

无发芽

平均芽长3.5厘米,

无发芽

11.12

无发芽

平均芽长4厘米

无发芽

11.15

无发芽

平均芽长5.3厘米

无发芽

11.18

发霉

长出3片叶子

腐烂

  从实验结果中得出,无论是酸还是碱对植物生长影响很大,种子很难在酸性或碱性环境中发芽。学生在接下来的一周内忙着撰写总结报告,并对结果作分析交流。有学生谈到:大量的使用农药化肥会造成环境污染,酸雨破坏土壤酸碱性,结果人类食用靠化肥农药栽培的蔬菜而损害健康。也有学生认为:土壤酸化也和酸雨有关。汽车尾气和燃料燃烧是酸雨的罪魁祸首,人类不能只顾眼前利益,否则最后吃苦头的还是人类自己。

3、宣传阶段

实验结束后,学生把活动过程中积累的资料做成了展板在学校的科技活动室及实验室里展出,供大家参观和学习。此外,师生组成了土壤环保宣传队,在自己的微信和空间内留下了本次活动的感受和收获,下阶段,指导教师打算利用假期走进农村大队和部分化工厂,把土壤的环保知识带到这些相对偏远而又易受污染地区,使环保宣传真正做实,共同提高社会群众的环保意识。

六、收获与体会

土壤酸碱性对植物生长影响科普实践活动具有以下特点:

1、科学性:该实践活动围绕科学实验展开,在实验过程中运用资料收集、实验观察、实验对比、控制变量等方法。在实验过程中充分培养学生观察记录能、问题分析、表达交流等能力,建立科学实证的观点,具有一定的科学性。

2、环保教育性:该活动以土壤为研究对象,通过实验过程使学生了解土壤对环境的重要性,知道土壤受污染(酸化或碱化)的原因、危害及改良方法,建立土壤和植物、环境关系之间的重新认识,具有一定的环保教育性。

3、社会性:学生在活动最后向社会宣传活动成果,借助社会化的过程使更多群众受益,增加环保的社会宣传力度。

学生在活动过程中表现出极高的热情,也体现了实事求是、团结协作、坚持到底等的良好精神面貌。活动也让学生学会了各种实验方法和技能,了解了和土壤有关的许多知识,从中增长了才干,提高了学习能力。另外,本次活动使学生和社会之间架起一道桥梁,使他们越来越关注生活,关注环境问题,树立较强的环保意识、养成自觉地环保行为,使他们真正感受到活动的意义和价值。

七、有利条件分析

本实践活动作为“科学”课程的拓展部分,将课堂延伸至课外实验,把基础型课程和拓展型课程的教学内容有效融合在一起,使学生能够利用课堂知识解决探究过程中的部分科学问题,在活动中感受“学以致用”的乐趣。

活动充分利用青浦区科普教育基地“环境监测站”的先进设备资源进行有效学习,将学校与社会资源有机结合,开拓学生视野,也让学生体会到科学实验的严谨性及科学知识的巨大魅力。

八、参考文献

1】林静.土壤性质对植物影响[J].生物学教学,2007,325

【2】土壤与植物的生长[EB/OL].  http://wapwenku.baidu.com/view/783a6e4fc850ad02de8041a5?bd_page_type=1&uid=wk_1337345305_928&pu=rc@1,pic@on,sl@1,pw@500,sz@176_208,pd@1,fz@2,lp@25,tpl@wml,&st=1&pos=rec,2013-09-21