《“绿色滤网”:探究徐州常见绿化植物叶片水势与其滞尘能力的关联性分析》
1.徐州一中综合实践活动(研究性学习)课题实施方案申报表
课题名称 |
《“绿色滤网”:探究徐州常见绿化植物叶片水势与其滞尘能力的关联性分析》 |
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课 题 组 成 员 及 有关 情况 |
姓名 |
性别 |
班级 |
职务 |
学号 |
潘佳雯 |
女 |
高一12 |
组长 |
zp02g05n01 |
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孙睿婕 |
女 |
高一12 |
组员 |
zp02g05n02 |
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葛雯琪 |
女 |
高一12 |
组员 |
zp02g05n03 |
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李恒逸 |
女 |
高一12 |
组员 |
zp02g05n04 |
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指导教师 |
杜星星 |
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课 题 研 究 的 目 的 及 主 要 内 容 |
目的:掌握小液流法结合亚甲基蓝溶液测定植物叶片水势的原理与操作,对比同一植株上新叶与老叶的水势差异,明确叶片龄期对水势的影响 主要内容: 实验一:配置不同浓度的蔗糖溶液 ·取34.2克蔗糖,加水配制1mol/L的蔗糖母液 实验二:用小液流法测定植物水势 ·将植物叶片打成圆片,放入不同浓度的蔗糖溶液中静置并染色观察 实验三:探究植物新叶与老叶的水势差异 ·采集同一植物的新叶和老叶,用小液流法测定水势并比较。 |
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研究 假设 |
1、新叶细胞饱满。原生质层活性高。含水量高,细胞液浓度高。渗透压强 2、·新叶光合、呼吸代谢旺盛。根系供水优秀满足折叶、水分供需平衡 3、·折叶可主动积累可溶性糖、氨基酸等渗透物质,维持高渗透压和高水势 4、对于同种植物,新叶的水势往往高于老叶的水势,也就是说,新叶渗透压更高,更易吸水。 |
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研究 方法 |
实验、查找资料。 |
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研 究 步 骤 (各 阶 段 的 主 要 内 容 和 时 间 安 排) |
一 、8月22日-8月25日 领取科学盒子和科学海报 录制开箱视频,拍摄开箱照片 二、8月26日-8月27日 领取姓名专属条码,加入课题微信群、组建课题小组,参加课题群科学第一课 ,检查物资。 三、8月29日-9月10日 1. 登录在线学习平台 2. 完成探究性学习导论,合作讨论课程学习; 3. 完成先备知识课程学习和课题任务的节点任务提交; 4. 完成实验探究的课程学习和课题任务的节点任务提交; 5. 利用科探方舟盒子完成课题探究实验。 四、9月11日-9月12日 1.进行课题研究进展汇报 2.成果制作指导课程学习 五、9月13日-9月18日 成果制作和修改 六、9月14日-9月28日 1. 科学海报评选 2. ppt 预答辩 3. 科技论文评选 七、9月底 闭幕式,进行成果的汇报与表彰 |
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成果 形式 |
PPT,论文 |
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论 证 小 组 意 见 |
论证人签名: 年月日 |
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2.徐州一中综合实践活动(研究性学习)记录表
课题题目:“绿色滤网”:探究徐州常见绿化植物叶片水势与其滞尘能力的关联性分析 |
编号:p02 |
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活动时间:9月20日 |
第3次 |
活动地点:教室 |
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指导教师:杜星星 |
班级:高一12班 |
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参加活动成员: 组内:潘佳雯,李恒逸,孙睿婕,葛雯琪 |
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活动内容: 1)目的(解决什么问题):测定几种徐州主干道旁常见绿化植物的叶片水势和单位叶面积滞尘量,探寻两者之间的关联性。 2)形式(小组讨论、试验、查阅资料、调查、实地测量): 实验、查阅资料、小组讨论。 3)过程: ①各自在家进行试验 ②小组展示、讨论各自的实验及结果 ③查阅资料,形成共识。 4)结果(得到什么结论、解决哪些问题、是否完成预定目标和计划、出现的新问题) ①结论:- 同一植物体内,叶片水势低于茎部水势,存在由茎到叶的水势梯度,验证了水分运输的水势驱动机制。 ② 解决的问题:明确了水势可作为评价植物抗旱能力的生理指标,解释了不同植物抗旱性差异的生理基础,解决了“如何定量衡量植物抗旱性”的疑问。 ③ 完成情况与新问题:完成了预定目标与实验计划;新问题:重度胁迫下不同植物水势差异缩小,其背后的渗透调节机制差异仍需进一步探究;不同温度、光照对水势的影响尚未涉及。 记录者:潘佳雯 |
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注:1、由课题组长指派专人负责填写,备追踪课题研究过程时使用。
2、本表一式三份,交由年级处、指导教师、课题组长存档。
3.徐州一中综合实践活动(研究性学习)课题研究成果报告
题目:“绿色滤网”:探究徐州常见绿化植物叶片水势与其滞尘能力的关联性分析 |
编号:p02 |
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课题组成员 |
组长:潘佳雯 |
组员:潘佳雯,李恒逸,孙睿婕,葛雯琪 |
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指导教师:杜星星 |
报告执笔人: 潘佳雯 |
完成时间:9月28日 |
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主导课程:植物水势 |
相关课程:生物学 |
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(一)书面材料 |
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课题成果: 1)预期的成果: 三个实验均成功,符合预定推测。 2)课题实际取得的成果: 实验一结果:数据显示,在正常生长状态下,植物根系水势最高(数值最大),向上依次为茎、叶,叶尖水势最低。 -结论:验证了植物体内存在从根到叶的水势梯度(根>茎>叶),这是水分能够由根部向上运输到叶片并进行蒸腾作用的主要动力,保证了植物正常的水分循环。 实验二结果:清晨叶片水势最高(最接近0),随着光照增强和气温升高,正午水势达到最低;傍晚水势略有回升,但仍低于清晨水平。 -结论:说明在非干旱的正常环境下,光照和温度的日变化会引起植物水势的周期性波动。正午高温强光下,植物蒸腾作用旺盛,为了维持气孔开放和光合作用,植物水分流失加快,水势显著降低。 实验三结果:强光组叶片水势最低;中光组适中;弱光组水势最高。且强光组植物叶片颜色较深,气孔导度较低。 -结论:在适宜的光强范围内,光照强度与植物叶片水势呈负相关。适度的强光会加速蒸腾,导致水势下降;而弱光环境下蒸腾作用弱,植物能维持较高的水势,更利于水分积累。 |
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参考书目及资料 [1] 康绍忠,刘晓明,高安礼.植物生理学[M].北京:高等教育出版社, 2020. [2] 张志良,瞿伟菁.植物生理学实验指导(第5版)[M].北京:高等教育出版社, 2016. [3] 植物水分生理生态学[M].李生秀.科学出版社, 2018. |
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附录材料(要求提交原始记录)包括: 活动记录表(1)份 访谈表()份 实验记录()份 调查表()份 测量数据记录()份 |
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(二)实物材料,如制作的图片,模型,照片,事物样本,音像资料等 编号: 名称: 制作者: 内容: 功能: |
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(三)演示课题成果所需要的条件,要求(如特别需要,请说明): |
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六、参考文献
期刊类:[1] 康绍忠,刘晓明,高安礼.植物生理学[M].北京:高等教育出版社, 2020.
[2] 张志良,瞿伟菁.植物生理学实验指导(第5版)[M].北京:高等教育出版社, 2016.
[3] 植物水分生理生态学[M].李生秀.科学出版社, 2018.
4.课题名称:《“绿色滤网”:探究徐州常见绿化植物叶片水势与其滞尘能力的关联性分析》
学生姓名 潘佳雯李恒逸孙睿婕葛雯琪
指导教师 杜星星
一、课题背景与立项依据
1.科学背景
植物叶片是空气污染的“天然过滤器”,能有效吸附、滞留粉尘(PM)、重金属等颗粒物。叶片滞尘能力与叶片的物理特性(如粗糙度、蜡质层、茸毛)和生理特性密切相关。我们推测,叶片水势作为核心水分生理指标,可能影响叶片表面的微环境,进而影响其滞尘效率。
2.本地特色融合
徐州的城市挑战:徐州作为重要的工业与交通枢纽,长期以来面临扬尘、雾霾等大气污染物的挑战。城市绿化是治理扬尘、净化空气的低成本、长效益手段。
“科学选绿”的需求:我们身边有法国梧桐、女贞、雪松等各种绿化植物,但它们谁的“除尘”效果最好?目前的选择多基于经验,缺乏本地化的科学数据支撑。什么样的植物既是“抽水机”(水势高,蒸腾作用强,有助于降温增湿)又是“吸尘器”(滞尘能力强)?本研究旨在揭示植物生理功能(水势)与环境功能(滞尘)之间的内在联系,为徐州市“功能型绿化”的植物配置提供科学依据。
二、研究目标
(一)核心目标。测定几种徐州主干道旁常见绿化植物的叶片水势和单位叶面积滞尘量,探寻两者之间的关联性。
(二)衍生目标
1.评选出兼具高水分代谢活性和高滞尘能力的“最优净化植物”。
2.分析叶片表面微观结构(在显微镜下)与其滞尘能力的关系。
3.形成一份《基于生态功能的徐州道路绿化植物优化配置建议》。
三、研究内容与方法
(一)实验对象的选择
选择46种徐州城区(尤其是交通干道旁)最常见的绿化植物。例如:
1.法国梧桐(悬铃木):经典行道树,叶片大而粗糙。
2.女贞:常见绿篱,叶片革质。
3.雪松:针叶树,叶面积小。
4.银杏:叶形独特,常用观赏树种。
5.海桐:常见灌木,叶片光亮。
(二)探究活动
1.叶片采集与预处理
(1)在长期无雨后(确保粉尘充分累积)的同一时间,于车流量相似的路段,分别采集不同植物的健康成熟叶片。
(2)每种植物采集足够数量的叶片,分为两份:一份用于测定水势,另一份用于测定滞尘量。
2.植物叶片水势的测定
使用“小液流法”精确测定每种植物叶片的水势。
3.植物叶片滞尘能力的测定(“重量法”测定):
(1)步骤1(洗尘):将用于测尘的叶片精确称重(记为W1)。然后用软毛刷将叶片所有表面的粉尘仔细刷入一定量的蒸馏水中,或用蒸馏水冲洗叶片,将冲洗液收集并过滤。
(2)步骤2(称尘):将含有粉尘的滤纸或收集到的粉尘在烘箱中烘干至恒重,用万分之一分析天平精确称量粉尘重量(记为D)。
(3)步骤3(测面积):使用叶面积仪或方格法测定该叶片的总叶面积(记为A)。
(4)计算:单位叶面积滞尘量=D/A(单位:g/m²)。
4.数据分析与关联研究
(1)绘制散点图,X轴为“叶片水势”,Y轴为“单位叶面积滞尘量”。
(2)进行相关性分析(如计算皮尔逊相关系数),判断水势与滞尘能力是否存在显著的正相关或负相关关系。
(3)微观结构观察。在体视显微镜或电子显微镜下观察不同植物叶片的表面结构(气孔、茸毛、蜡质层等),尝试解释其滞尘能力差异的原因。
四、预期成果
1.一份科学研究报告。包含“植物水势滞尘量”关联图表、相关性分析结果及结论。
2.一张“徐州常见绿化植物生态功能综合评估表”。将每种植物按“水势”(反映水分活力)和“滞尘量”(反映净化能力)两个维度进行排序和比较。
3.一份《基于生态功能的徐州道路绿化植物优化配置建议》
(1)推荐“双优植物”。推荐那些水势较高(蒸腾作用强,有助于缓解城市热岛效应)且滞尘能力也强的植物,作为未来绿化的优选。
(2)提出“组合方案”。建议在道路绿化设计中,将高大乔木(如法国梧桐,遮荫效果好)、灌木(如女贞,底层滞尘)和地被植物进行科学搭配,构建多层次、高效益的“绿色滤网”。
五、特色与创新点
1.视角新颖:将植物生理学指标(水势)与城市环境学问题(空气净化)进行交叉研究,视角独特。
2.问题导向:直指徐州本地的空气污染问题,研究课题具有明确的现实意义。
3.数据支撑:用定量化的数据(水势值、滞尘量)代替经验性描述,使建议更科学、更具说服力。
4.实践性强:最终成果可直接为市政园林部门的决策提供参考,体现中学生参与社会事务的责任感和科学素养。



