在月球上种菜
2019年1月，“嫦娥四号”生物科普试验载荷项目团队发布消息称，“嫦娥四号”搭载了一个微型生态装置，它能利用太阳能电池加热，由月球表面自然光提供光照，再利用聚酯薄膜保温层和半导体冷热片控制温度，为种子提供适宜的温度和湿度，并通过摄像机实时监控。从开机到断电，生物科普试验载荷在轨工作状态良好，累计工作时间长达212.75 h。身处装置中的棉花种子成功发芽，成为“月球第一抹绿色”。这一小小的装置是验证在月球表面建立稳定生态循环系统的第一步。不过，它与我们真正在月球上种菜有不同之处——微型生态装置采用的是地球土壤和营养液。如果换成月球土壤，这些种子还能发芽吗？
2020年12月17日，我国“嫦娥五号”返回器带着月球土壤样品成功返回地球。月球土壤表面形态几乎完全是由撞击作用塑造的。大块基岩在小天体撞击下，被不断打碎、混合、翻动，最终在月球表面形成了细腻的沙土层。与地球土壤富含微生物和有机养分不同，月球土壤不含有机养分，而且非常干燥，不能种植植物。但科学家研究发现，长期的太阳风给月球土壤注入了大量氦-3，这是一种未来有可能用于热核聚变发电的清洁能源。
如果要在月球上种菜，你认为应该具备哪些条件？
答案：富含微生物和有机物的土壤、充足的空气、适量的水、适宜的温度等。
解析：
【分析】
本题需结合材料信息与植物生长的相关知识作答。首先回忆植物生长的基本必要条件，再结合材料中月球土壤的不足（不含有机养分、干燥），梳理出在月球种菜需要满足的条件，确保覆盖植物生长所需的核心要素，同时结合材料中提到的光照、温度控制等要求。
【解析】
植物生长需要适宜的环境条件：①基质方面，月球土壤不含有机养分，需提供富含微生物和有机物的土壤（或替代基质）；②环境要素方面，需保证充足的空气、适量的水分、适宜的温度，另外还需提供植物生长所需的光照（材料中提到利用自然光），这些都是在月球上种菜必须具备的条件。
【答案】
富含微生物和有机物的土壤、充足的空气、适量的水、适宜的温度等。
【知识点】
植物生长的必要条件、生态环境要求
【点评】
本题以航天科技中的月球种菜为背景，将生物知识与实际科技问题结合，考查学生运用所学知识分析解决实际问题的能力，需结合材料和基础生物常识作答，难度适中。
【难度系数】
0.6
选择你感兴趣的非生物因素和对应的植物进行探究，如探究水对铜钱草生长的影响。个人或小组设计实验，开展实验，做好记录并互相交流。
答案：参考示例（探究水对铜钱草生长的影响）：
① 提出问题：水分会影响铜钱草的生长吗？
② 作出假设：适宜的水分会促进铜钱草的生长，缺水会抑制铜钱草生长。
③ 按照上述解析的分组、控制变量、定时观察记录的步骤开展实验。
④ 实验结果：水分充足的甲组铜钱草叶片鲜绿、长势旺盛，缺水的乙组铜钱草叶片发黄、长势缓慢。
⑤ 实验结论：水对铜钱草的生长有影响，适宜的水分条件更利于铜钱草生长。
也可自主选择光照对绿豆苗生长的影响等其他符合要求的主题，完成符合对照实验规范的探究即可。
解析：
【分析】
探究非生物因素对植物生长的影响，需遵循对照实验的单一变量原则，具体思考步骤为：①确定感兴趣的非生物因素（如水、光照等）和对应植物；②提出可探究的科学问题；③结合已有知识作出合理假设；④设计对照实验（仅改变探究的非生物因素，其他条件保持相同且适宜）；⑤定时观察并记录植物的生长状况；⑥分析实验结果，得出对应结论。
【解析】
以探究光照对绿豆苗生长的影响为例，实验步骤如下：
1. 提出问题：光照会影响绿豆苗的生长吗？
2. 作出假设：适宜的光照会促进绿豆苗的生长，黑暗环境会抑制其生长。
3. 实验设计：选取长势、大小一致的绿豆苗若干，平均分为两组，甲组置于光照充足处（实验组），乙组置于黑暗环境中（对照组），两组的水分、温度、空气等其他条件均相同且适宜；每天定时观察并记录两组绿豆苗的高度、叶片颜色、茎秆粗细等生长指标。
4. 实验结果：光照充足的甲组绿豆苗茎秆粗壮、叶片浓绿、长势旺盛；黑暗处的乙组绿豆苗茎秆细弱、叶片发黄、长势缓慢。
5. 实验结论：光照对绿豆苗的生长有影响，适宜的光照条件更利于绿豆苗生长。
【答案】
（以探究光照对绿豆苗生长的影响为例）①提出问题：光照会影响绿豆苗的生长吗？②作出假设：适宜的光照会促进绿豆苗的生长，黑暗环境会抑制其生长。③实验设计：选取长势一致的绿豆苗平均分为两组，甲组置于光照充足处，乙组置于黑暗环境中，其他条件（水分、温度、空气等）相同且适宜；定时观察记录两组绿豆苗的生长状况（高度、叶片状态等）。④实验结果：甲组绿豆苗茎秆粗壮、叶片浓绿、长势旺盛，乙组绿豆苗茎秆细弱、叶片发黄、长势缓慢。⑤实验结论：光照对绿豆苗的生长有影响，适宜的光照更利于绿豆苗生长。
【知识点】
探究实验设计、非生物因素对生物的影响、对照实验原则
【点评】
本题属于生物学科的探究性实验设计题，要求学生掌握对照实验的核心原则，能自主选择探究主题并完成科学的实验方案，培养学生的科学探究能力与逻辑思维，符合初中生物实验探究的教学要求。
【难度系数】
0.5
