探究光照时长对绿豆芽发芽率的影响

1 研究目标与假设

1.1 研究目标

明确不同光照时长（0 小时/天、4 小时/天、8 小时/天、12 小时/天）对绿豆芽发芽率的具体影响。

观察不同光照条件下绿豆芽的生长状态（芽长、芽粗、颜色等）差异。

基于实验结果，提出提高绿豆芽发芽率的针对性应对措施。

掌握科学实验的基本流程，提升观察、记录和分析问题的科学探究能力。

1.2 研究假设

根据生活经验和已有的科学知识，我们提出假设：光照时长对绿豆芽发芽率有显著影响，且光照时长越短，绿豆芽发芽率越高。因为绿豆种子发芽阶段更需要黑暗、湿润的环境，过长的光照可能会抑制种子的萌发过程。

2 研究材料与方法

2.1 实验材料

为保证实验的公平性，所有材料均统一采购和准备，具体如下：

实验种子：选取颗粒饱满、无破损、无病虫害的绿豆种子 400 粒，分为 4 组，每组 100 粒。

培育容器：准备 4 个大小相同、底部带小孔的透明塑料盒，编号为 1号、2 号、3 号、4 号。

铺垫材料：4 块相同规格的脱脂棉，用于铺垫在塑料盒底部，保持湿润。

光照设备：1 台可调节定时的 LED 植物生长灯，用于提供人工光照；1块遮光布，用于完全遮挡光照。

其他工具：喷壶（用于浇水）、电子秤（用于称量种子）、尺子（用于测量芽长）、记录本和笔（用于记录实验数据）。

2.2 实验设计

本实验采用控制变量法，仅改变光照时长这一变量，其他影响绿豆芽发芽的条件（如温度、湿度、种子数量、容器规格等）均保持一致，具体设计如下：

1 号组（对照组）：完全遮光，光照时长为 0 小时/天。

2 号组（实验组 1）：每天定时光照 4 小时，其余时间用遮光布遮挡。

3 号组（实验组 2）：每天定时光照 8 小时，其余时间用遮光布遮挡。

4 号组（实验组 3）：每天定时光照 12 小时，其余时间用遮光布遮挡。

实验环境温度控制在 25^cC 左右（室温），每天早晚各用喷壶向每组容器中喷洒等量清水，保持脱脂棉湿润但不积水，避免种子腐烂。

2.3 实验过程

准备阶段（第 1 天）：将 4 块脱脂棉分别铺在 4 个塑料盒底部，用喷壶喷湿。每组各取 100 粒绿豆种子，均匀撒在脱脂棉上，再在种子表面覆盖一层薄脱脂棉并喷湿。将 4 个塑料盒放在同一水平桌面上，确保温度、通风条件一致。

光照处理（第 2~7 天）：按照实验设计，对 4 组绿豆种子进行光照处理。LED 生长灯距离容器顶部 20 厘米，亮度调至中等。每天固定时间记录光照开始和结束的时间，确保光照时长准确。

观察与记录（第 2~7 天）：从第 2 天开始，每天上午 9 点观察并记录每组绿豆芽的萌发情况，包括：是否露白（种子萌发的标志）、发芽数量、芽长、芽粗、芽的颜色以及种子是否有腐烂现象。发芽率计算公式为：发芽率=（发芽种子数 ÷ 总种子数） ×100% 。

数据整理（第 8 天）：停止实验，统计 7 天内每组绿豆芽的最终发芽率，整理每天的芽长、生长状态等观察结果，为后续分析做准备。

3 实验结果与分析

3.1 不同光照时长对绿豆芽发芽率的影响

经过 7 天的实验，4 组绿豆芽的最终发芽率统计结果如下：1 号组（0小时光照）发芽率为 92% ；2 号组（4 小时光照）发芽率为 81% ；3 号组（8小时光照）发芽率为 65% ；4 号组（12 小时光照）发芽率为 48% 。

从数据可以明显看出，随着光照时长的增加，绿豆芽的发芽率呈现逐渐下降的趋势。完全遮光的 1 号组发芽率最高，达到 92% ，说明黑暗环境更有利于绿豆种子萌发；而每天光照 12 小时的 4 号组发芽率最低，仅为 48% ，比 1 号组低 44 个百分点，差异极为显著。这一结果验证了我们最初的假设：光照时长越长，绿豆芽发芽率越低。

3.2 不同光照时长对绿豆芽生长状态的影响除发芽率外，不同光照时长下绿豆芽的生长状态也存在明显差异

芽长与芽粗：1 号组（0 小时光照）的绿豆芽芽长平均为 8.5 厘米，芽粗平均为 0.3 厘米，芽体粗壮，颜色洁白，根须发达且整齐；2 号组（4 小时光照）芽长平均为 7.2 厘米，芽粗平均为 0.25 厘米，芽体略细，颜色偏浅黄，根须较 1 号组短；3 号组（8 小时光照）芽长平均为 5.8 厘米，芽粗平均为 0.2 厘米，芽体细弱，颜色黄绿，根须稀疏；4 号组（12 小时光照）芽长平均为 4.1 厘米，芽粗平均为 0.15 厘米，芽体纤细易断，颜色深绿，部分种子出现腐烂现象，根须极少。

萌发速度：1 号组在实验第 2 天就有 35% 的种子露白，第 3 天发芽率达到 60% ；2 号组第 2 天露白率为 20% ，第 3 天发芽率为 40% ；3 号组第 2天露白率仅为 10% ，第 3 天发芽率为 25% ；4 号组第 2 天几乎没有种子露白，第 3 天露白率为 5% ，发芽率仅为 10‰ 。可见，光照时长越长，绿豆芽的萌发速度越慢。

3.3 结果分析

为什么光照时长会对绿豆芽的发芽率和生长状态产生如此显著的影响？结合小学科学知识可知，绿豆种子萌发阶段主要依靠自身储存的营养物质（子叶中的淀粉、蛋白质等），不需要进行光合作用。而光照会刺激种子产生一种名为“脱落酸”的物质，脱落酸具有抑制种子萌发的作用，光照时长越长，脱落酸积累越多，对萌发的抑制作用就越强，因此发芽率越低、萌发速度越慢。

同时，光照会促使绿豆芽合成叶绿素，使芽体呈现绿色。但过长的光照会消耗种子过多的营养物质，导致芽体无法充分生长，变得细弱；而黑暗环境下，绿豆芽无需合成叶绿素，能将更多营养用于芽和根的生长，因此芽体更粗壮、根须更发达。此外，长时间光照可能会使容器内湿度降低，且光照产生的轻微热量可能导致局部环境温度升高，增加种子腐烂的风险。

4 提高绿豆芽发芽率的应对措施

一是营造全程黑暗环境。这是提升发芽率的核心，可选用不透明容器，或在透明容器外包裹遮光布、报纸，放置于橱柜、抽屉等避光处，减少开盖观察次数。

二是调控适宜温湿度。温度控制在 25^cC 左右，冬季可裹毛巾保暖，夏季注意通风降温；湿度以基质湿润不积水为标准，每天早晚用喷壶均匀喷水，容器底部需留小孔便于排水。

三是精选种子并预处理。挑选颗粒饱满、无破损霉变的绿豆，剔除瘪粒，播种前用 30% 温水浸泡 4~6 小时，待种子充分吸水膨胀后沥干播种，可加速萌发。

四是合理控制播种密度。每平方米播种 150~200 克，确保种子均匀分布、留有间隙，避免争夺水分、空间和氧气。

5 结束语

本研究证实，光照时长与绿豆芽发芽率呈负相关，黑暗环境最利于其萌发与健壮生长。研究不仅解答了预设疑问，更让研究者掌握了控制变量、数据分析等科学方法。虽存在样本量、变量设置等不足，但为后续探究光照强度、培育基质等影响因素奠定基础。未来将持续以生活现象为导向，通过实验探索科学规律，提升科学探究能力。

参考文献：

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[3]刘远平,李娟,赵成萍,等. 绿豆芽萌发过程中营养成分变化规律研究[J].安徽农业科学,2021,49(03):203-204+208.