檢測草木變成“春泥”的過程
介紹:草木枯萎后由于微生物的分解作用變成植物所需要的養料——無機鹽。草木主要由水、木質素和糖組成。后兩種化合物含有碳,氫和氧。當它們被分解時,它們釋放二氧化碳和水。微生物分解需要一定的溫度、氧氣的作用。典型的反應是葡萄糖的分解:(有氧)C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+能量、(無氧)C6H12O6→2C2H5OH=2CO2+能量,這兩個化學反應,顯示微生物分解草木并產生能量。通過本實驗,我們可以了解植物被分解的過程中氧氣、二氧化碳及能量的動態變化,并分析出分解最快時所需的條件,再應用于堆肥中做出最好的結構搭建。
所需設備:DrDAQ教育數據記錄器;溫度傳感器;氧傳感器(不必要);濕度傳感器(可選);500克-5公斤鮮草切片;厚度大的聚乙烯袋;絕緣袋(可選);彈性帶。

實驗設置:該設備如下圖所示設置。氧氣和溫度(和濕度)傳感器連接到DrDAQ數據記錄器,將其轉入PC。將新鮮的草屑放入袋中。該袋可以放入隔熱袋中,以防止熱量損失。溫度傳感器插入草屑的中間。氧傳感器(和濕度傳感器)懸掛在草屑上方,袋子圍繞傳感器電纜捆扎,從而確保氧傳感器不會掉入草屑。支架和夾具可用于支撐傳感器電纜。

實物圖如下

軟件設置為每分鐘一個采樣記錄,最多可以錄制600個樣本(即數據為10小時)。可以使用DrDAQ上的溫度傳感器來記錄室溫,因此可以檢查可能影響實驗的任何大的背景溫度變化。該圖設置為顯示氧含量和溫度。電子表格設置為顯示氧氣含量,溫度和室溫。如果電子表格設置為每5次或10次閱讀一次,就可以輕松查看電子表格(點擊電子表格顯示的側面菜單中的“選項”)。請注意,由于DrDAQ發出的熱量,DrDAQ上的溫度傳感器在實驗開始前顯示比外部溫度傳感器略高的讀數。
進行實驗:設置實驗后,請將傳感器記錄約10小時。應該在五分鐘或十分鐘內開始升溫,因此如果需要,實驗可以設置得更短(或更長)。
問題和結果的討論
1.如果草(和其他植物)沒有被分解會發生什么?
2.微生物如何導致草腐爛?
3.哪兩組微生物主要負責朽爛?
4.微生物引起快速衰減所需的三個主要因素是什么?
5.微生物正在吸收氧氣并將二氧化碳返回到大氣中?
6.濕度水平下降的原因可能是什么,然后上升,還是上升?
7.當氧氣水平下降到低水平時會發生什么?
研究擴展:進一步的研究可能涉及到溫度下降或改變水分含量,在實驗中加入氧氣。手工攪拌草屑,通過實驗引入氧氣,觀察溫度再次升高。或者,用水潤濕草屑或在烘箱內以低熱量將其干燥,然后將袋子密封,以了解濕度水平的差異。嘗試在這里列出的實驗,然后用袋子打開空氣重復它,看看頂部的氧氣進入什么區別,或者將管子放入樁的中心以引入更多的空氣。
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