摘 要：已有研究結(jié)果顯示，酸雨會危害動物、植物和人類的健康。文章以重要農(nóng)作物黃豆和玉米為實驗材料，針對“酸雨對生物的影響”實驗進行創(chuàng)新改進，研究模擬酸雨對種子萌發(fā)、幼苗生長、葉肉細胞結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明模擬酸雨pH值越低，對黃豆、玉米種子萌發(fā)和幼苗生長影響越大，且對黃豆危害更大。改進后的實驗，拓展了設(shè)計思路，操作過程簡便，解決了教材實驗存在的問題，提供了直觀的實驗教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：模擬酸雨;農(nóng)作物;種子萌發(fā);幼苗;影響;改進

探究“酸雨對生物的影響”是人教版《生物學(xué)》七年級下冊第四單元第七章第二節(jié)“探究環(huán)境污染對生物的影響”的一個重要實驗。《生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中關(guān)于本節(jié)的要求是讓學(xué)生通過調(diào)查人類活動破壞生態(tài)環(huán)境的事例，說明人對生物圈的影響。隨著全球環(huán)境惡化，酸雨已成為當(dāng)今熱點環(huán)境問題。當(dāng)雨水的pH值低于5.6時即為酸雨，教材設(shè)計本節(jié)實驗，可以使學(xué)生了解酸雨對生物的危害，提高科學(xué)探究能力，增強關(guān)愛生物圈的情感，樹立環(huán)境保護意識。但在實際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)以下問題：一是教材實驗僅探究酸雨對種子萌發(fā)的影響，這樣得出酸雨對生物生長有影響的結(jié)論缺乏說服力，可信度不高。二是綠豆種子受酸雨的影響不明顯，實驗效果不好。三是觀察角度單一，教材實驗是從宏觀上對酸雨影響生物進行研究，沒有從細胞水平層次深入探究酸雨對生物細胞結(jié)構(gòu)的危害。

近年來隨著酸雨問題越來越嚴重，其對農(nóng)作物的影響已引起人們的普遍關(guān)注，因此探究酸雨對農(nóng)作物的影響顯得非常重要，但是關(guān)于酸雨對黃豆和玉米的動態(tài)影響鮮有報道。因此，筆者選擇黃豆（雙子葉植物）、玉米（單子葉植物）兩種重要的農(nóng)作物作為實驗材料，探究酸雨對種子萌發(fā)和幼苗生長的影響，進一步了解酸雨對植物的危害，也為改進實驗教學(xué)提供科學(xué)依據(jù)。改進后的實驗教學(xué)效果顯著，不僅使學(xué)生深刻地認識到酸雨的危害性，還提高了學(xué)生的動手實踐能力，培養(yǎng)了學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)。

1 材料與方法

1.1 實驗器材

1.1.1實驗材料

供試黃豆種子、玉米種子均購自臨沂種子市場，分別為煙大豆1號、登海605。

1.1.2實驗用具

白醋、清水、標(biāo)簽紙、紗布、實驗室 pH 計、燒杯、培養(yǎng)皿、錐形瓶、量筒、刻度尺、噴壺、玻璃棒。

1.1.3 模擬酸雨溶液的配制

本實驗是用家庭常用的白醋配制的溶液模擬酸雨。把白醋加清水逐步稀釋成pH值分別為5、4、3酸度的模擬酸雨溶液，同時用pH為7的清水做對照，用實驗室 pH計校準(zhǔn)。

1.2 實驗方法

1.2.1 探究不同pH的模擬酸雨對種子萌發(fā)的影響

將浸泡過的粒大飽滿、大小均勻的黃豆種子均分成4組，每組用30粒，分別整齊均勻的排列在鋪有兩層紗布的培養(yǎng)皿中，貼上標(biāo)簽編號。在第一組培養(yǎng)皿中加入15 ml清水作對照，同時在第二、三、四組培養(yǎng)皿中分別加入15 ml的pH為5、4、3的模擬酸雨。采用噴霧法，每天早晚噴灑2次模擬酸雨，以保持種子濕潤[ 1 ]。連續(xù)噴灑6天后，統(tǒng)計培養(yǎng)皿中種子萌發(fā)情況，種子萌發(fā)以胚根出現(xiàn)為標(biāo)志，計算各組黃豆種子的發(fā)芽率。

種子發(fā)芽率（%）=（發(fā)芽種子數(shù) / 種子總數(shù)）× 100%

采用以上相同的實驗步驟，再探究模擬酸雨對玉米種子萌發(fā)的影響。

1.2.2 探究不同pH的模擬酸雨對幼苗生長的影響

在萌發(fā)10天的黃豆幼苗中，挑選長勢良好，且株高相近的幼苗作為實驗對象，平均分成4組，每組錐形瓶內(nèi)放置4株黃豆幼苗，用脫脂棉固定植株，并分組編號。每天早晨和晚上用小型噴霧器在對應(yīng)幼苗植株葉片的正反面噴灑2次模擬酸雨，每次噴灑至葉片滴液為止。第1組幼苗作為對照噴灑清水，第2、3、4組黃豆幼苗分別噴灑等量的pH為5、4、3的模擬酸雨，放在向陽處培養(yǎng)。整個過程除每組噴施的酸雨濃度不同外，其余環(huán)境條件完全保持一致。實驗期間每天做好記錄，用刻度尺測量幼苗從植株基部到頂部的株高，再取平均值作為本組植株高度的最終值[ 2 ]，共觀察一周。采用以上相同實驗步驟，探究玉米幼苗受模擬酸雨的影響情況。

1.2.3 探究酸雨對葉肉細胞的影響

在1.2.2實驗結(jié)束后，選擇各組有代表性的葉片做成臨時裝片。用顯微鏡觀察各組植株葉肉細胞內(nèi)液泡、細胞質(zhì)、細胞核、葉綠體等結(jié)構(gòu)的變化，了解不同 pH值的模擬酸雨對葉肉細胞微觀結(jié)構(gòu)的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同pH的模擬酸雨對種子萌發(fā)的影響

發(fā)芽率是評價農(nóng)作物種子品質(zhì)優(yōu)劣的重要標(biāo)準(zhǔn)[ 3 ]。噴灑6天后，分別記錄各組黃豆、玉米種子的萌發(fā)數(shù)量，并計算出發(fā)芽率，實驗結(jié)果見表1。

根據(jù)表1的數(shù)據(jù)可知，在清水中黃豆種子發(fā)芽率為100%，當(dāng)模擬酸雨pH=5時，黃豆種子發(fā)芽率為60%，相比對照組降低了40%。當(dāng)模擬酸雨pH=4時，黃豆種子發(fā)芽率降至36.7%，這表明模擬酸雨pH對黃豆種子的萌發(fā)有抑制作用。當(dāng)模擬酸雨pH=3時，黃豆種子發(fā)芽率直線下降，發(fā)芽率僅為6.7%，與1號對照組有明顯差異，表明受到很大的影響。實驗結(jié)果表明，模擬酸雨對黃豆種子的毒害程度與pH有關(guān)，模擬酸雨pH越低，對黃豆種子的萌發(fā)毒害作用越大，黃豆的品質(zhì)變劣，發(fā)芽率也越低。

玉米種子發(fā)芽的實驗結(jié)果見表2。

由表2可知，對照組的玉米種子發(fā)芽率為100%，在模擬酸雨pH值為 5 時，發(fā)芽率為76.7%，在pH值為 4時，發(fā)芽率為53.3%，與對照組相比差異顯著。當(dāng)pH 值下降到3 時，發(fā)芽率急劇下降，是強酸抑制了玉米種子的萌發(fā)。這表明酸雨對玉米種子萌發(fā)的抑制作用隨pH值的降低而逐漸加強，即玉米種子的發(fā)芽率與模擬酸雨的pH成反比。并且各組玉米種子的發(fā)芽率都明顯高于對應(yīng)組黃豆種子的發(fā)芽率，這說明黃豆種子對酸雨的耐受能力要弱于玉米種子，雙子葉植物比單子葉植物對酸雨的敏感性更高。

2.2 不同pH的模擬酸雨對幼苗生長的影響

不同pH的模擬酸雨對黃豆幼苗生長的影響見表3、圖1。

由表3、圖1可知，隨著模擬酸雨pH降低，黃豆葉片的綠色明顯變淺，甚至黃化，葉片變形加重。與對照組相比，pH 5處理葉片泛黃，pH 4處理葉片枯黃，部分葉片出現(xiàn)褶皺，pH 3處理葉片枯萎死亡，卷曲萎焉，而清水中的1號黃豆幼苗長勢良好。實驗說明黃豆幼苗非常容易受酸雨侵害，隨著酸雨的酸度增加，黃豆幼苗生長受到的危害增大。

不同pH的模擬酸雨對玉米幼苗生長的影響結(jié)果見表4、圖2。

由表4、圖2可知，隨著模擬酸雨pH值降低，玉米幼苗長勢也逐漸變差，表現(xiàn)為葉片顏色由濃綠色變成微黃色，繼而變枯黃，同時葉片邊緣也開始卷曲，最后葉片失水枯萎死亡。

實驗期間不同pH的模擬酸雨對黃豆幼苗株高的影響見圖1、表5。

由圖1、表5可知，第7天后清水中黃豆幼苗平均株高28.6 cm，用pH 5、pH 4和pH 3 模擬酸雨噴灑的幼苗平均株高是19.5 cm、16.1 cm和14.6 cm?？梢婋S著酸雨pH值的下降，黃豆平均株高在逐漸降低，黃豆幼苗生長受到的抑制也越來越強。所以酸雨pH值過低會影響黃豆幼苗的生長。

實驗期間不同pH的模擬酸雨對玉米幼苗株高的影響見圖2、表6。

由圖2、表6可知，與對照組相比，第7天后第2、3、4組幼苗平均株高分別減少了5.7 cm、8.0 cm和11.7 cm，說明酸雨會顯著影響玉米幼苗的生長，隨著酸雨pH逐漸降低，玉米幼苗的平均株高也在降低。

2.3 不同pH的模擬酸雨對葉肉細胞的影響

挑選各組有代表性的植株葉片制成臨時裝片，放在顯微鏡下觀察。通過對比發(fā)現(xiàn)，對照組葉肉細胞結(jié)構(gòu)表現(xiàn)完好。而第2、3、4組經(jīng)酸雨處理的葉片受到明顯損害，表現(xiàn)為細胞質(zhì)流出，葉綠體消失，液泡失水而體積縮小，圍繞氣孔周圍的細胞破壞嚴重，僅剩下細胞壁。隨著酸度的增大，葉肉細胞受傷害逐漸加重，而對照組中的葉綠體均勻分散于細胞中。另外在肉眼未見損傷的葉片上也檢測出了損傷的表皮細胞，因為細胞結(jié)構(gòu)傷害是肉眼難見的隱性傷害，所以在宏觀上觀察到葉片泛黃前，在細胞水平上葉肉細胞結(jié)構(gòu)已經(jīng)被破壞。

3 討論

本次實驗改進，選擇了黃豆和玉米兩種常見的單子葉和雙子葉農(nóng)作物作為實驗材料進行對照探究，材料易于獲取，種子萌發(fā)率受酸雨影響明顯，方便學(xué)生觀察，實驗效果好，得到的結(jié)論更有說服力。教材實驗只從宏觀上對酸雨的影響進行研究，而本實驗從植物形態(tài)延伸到植物生理，從宏觀上觀察模擬酸雨對植物種子萌發(fā)、幼苗的葉片形態(tài)影響，拓展到微觀上觀察模擬酸雨對細胞的破壞性影響，可以讓學(xué)生更全面地了解到酸雨對植物多方面的影響。學(xué)生通過觀察實驗現(xiàn)象，能夠直觀認識到酸雨的危害，提高了學(xué)生保護環(huán)境的社會責(zé)任感。同時在自主探究實驗的過程中，培養(yǎng)了學(xué)生嚴謹求實的科學(xué)態(tài)度，鍛煉了科學(xué)思維，有效促進生物學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

參考文獻：

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[3] 李紅菊，張麗蓉，趙京秋，等.“模擬探究酸雨對植物的影響”實驗設(shè)計、實施與建議[J].生物學(xué)通報，2014（11）：25-28.