第57屆--民國106年

國中教材常拿色彩繽紛的彩葉草舉例說明葉子非綠色部位不含葉綠素，故光合作用實驗無法測得澱粉。然而我們卻有不同的發現! 我們利用四種常見彩葉草①②③④進行澱粉反應實驗。發現②③中央非綠色部位無澱粉反應，①④全葉都有澱粉反應。在光合色素濾紙層析及光譜吸收實驗，②③和①④也有明顯差異。 另外，將彩葉草葉片不同顏色部位利用鋁箔紙遮光不同時間也發現了有趣的澱粉反應現象。①④中央非綠色部位或外側綠色部位遮光後，均無澱粉反應；①遮中段和遮全葉時，全葉澱粉有交替出現的規律現象；④遮光中段時，全葉有澱粉反應，而遮光全葉時，卻只剩外側有澱粉反應。②③不受遮光部位和時間影響，外側均有澱粉反應，但遮全葉時，卻明顯減少。

本研究以自製「植物箱」，模擬取代自然環境中之最佳光照、溫度與溼度，建立較適宜植物生長的環境。植物箱以感光計測試燈管光度，以紅外線溫度計及溼度計測試箱內溫、濕度變化。實驗結果：一、T5燈管的紅藍光比例，對植物生長有密切關係，配合定時器裝置，可取代太陽光之照射。二、水冷機控制貯水槽溫度，結合風扇向上吹送，有助於水氣蒸發與凝結，達到溫度控制。三、溼度控制器結合風扇向下吹送，有助於水氣吹送，形成循環對流，達到溼度控制。四、自製「植物箱」植物生長之研究，可為智能環控確實可行。本裝置採密合及低功率節能方式種植，與外界呈隔離狀態，不受天候影響，可避免病蟲害及農藥，除可創造極大的經濟價值外，更能與地球永續共存。

多個木棍以傾斜的方式，由兩側繩線固定形成一鎖鏈(如圖0-1)，使其自空中自由落下，我們發現撞擊到下落面的木棍會因碰撞而轉動，拉扯連接木棍的繩線，使鎖鏈下落加速度大於重力加速度。本研究主要在探討此現象的成因，提出最合理的解釋，並研究相關參數之影響。我們比較以棉繩和釣魚線作為繩線來製作鎖鏈的差異，發現棉繩製的鎖鏈加速度達到一定值後就不再上升，且繩張力傳遞時間較長；而釣魚線加速度則會持續增加，且繩張力傳遞時間較短。進一步研究後發現，短邊繩長與木棍數會影響繩張力傳遞時間，而不影響最大加速度；木棍傾角會影響最大加速度，且有一最佳傾角，可以使鎖鏈加速度量值達到最大，而開始加速的時間在短邊固定時與角度無關。

近年來微生物肥料漸漸被廣泛使用，在高中課程學習到根瘤菌與豆科植物之間的共生固氮作用後，我們想進一步探討在紅土或黑土環境中共生的花生根瘤菌相關特性。研究結果顯示，不同花生品種及不同土壤環境皆會影響到根瘤內菌株的種類，且分離自紅土或黑土中的根瘤菌株對種子發芽皆有顯著促進效果，分離自黑土的花生根瘤內的根瘤菌對胚根的影響較顯著。此外，Paraburkholderia以及Ensifer兩種根瘤菌屬的游離固氮活性較高，而Rhizobium、Ensifer、Paraburkholderia、Pantoea四種菌屬的游離固氮比活性皆高。希望這些結果能實際應用在日常生活中，對作物生產及微生物肥料的研發有所幫助。

本研究探討容器中液體的振盪，受到容器形狀、杯壁壁側奶泡厚度、奶泡厚度、奶泡成分及其物理性質的影響。首先自製振盪器及自動打奶泡機，並以壓克力製作四種杯形。實驗得知，杯壁筆直時水的撞擊波最大，最易濺出，而曲線杯型可有效防止液體晃動；左右杯壁奶泡厚度實驗得知，奶泡與杯壁產生阻尼，消耗液面波動能量，證實左右杯壁的奶泡是影響阻尼效應的重要因素，且奶泡厚度與其成正相關；奶泡成分方面，添加鮮奶油或果糖製成的奶泡其添加比例與黏滯性呈正相關，可增強阻尼效應。綜合以上，建議有效防止濺出的作法是使用上寬下窄的曲線杯形，奶泡厚度1.5 cm，添加鮮奶油或少量果糖即有明顯的阻尼效應。

觀察肥皂泡置於平行電板中時產生變形，本研究探討此現象並提出相關解釋。經由實驗發現肥皂泡在電場下的形狀是橢球的一部份；肥皂泡在施加電場前後的高度比與寬度比是兩電極板間電壓的二次曲線，且離心率與電壓成正比關係。透過觀察肥皂膜的光學性質、分析皂膜受力以推測其電學特性，確定系統之電荷與電位分布，進而提出理論模型計算系統能量，解釋平行電板間肥皂泡之變形現象。

本研究目的是探討月橘白輪盾介殼蟲的行為及習性，以便找出控制牠的方法。研究發現雌蟲為漸進式變態，雄蟲為完全變態。在正常情況下，是行有性生殖，生活史短；但當環境中缺少雄蟲時，會行孤雌生殖，此時生活史較長。生長習性為雌蟲散生，無偏好在葉背或葉面；而雄蟲則聚生，喜歡寄生在葉背上。發現蟲害傳播方式主要靠風力將有蟲落葉吹至遠處，其傳播距離至少可達80公分。同一隻雌成蟲所產的卵為同一性別，且經由孤雌生殖產下的後代也出現同一性別，即為全雌或全雄。經過長時間調查發現牠們的天敵有雙斑方瓢蟲、黑背寡節瓢蟲、粉白小黑瓢蟲的幼蟲、四星小黑瓢蟲、墨黑異角蚜小蜂及塔六點薊馬的幼蟲。此外以錐形水柱噴洗葉子可有效去除蟲害。

本研究主要是觀察積水型鳳梨 (Neoregelia ampullacea) 葉子表面氣孔與毛狀體分布密度、氣孔開閉，還有根部及葉子維管束吸水的模式。結果發現此種積水型鳳梨的氣孔只分布在下表皮，主要在晚上開啟，然而白天氣孔也有相當比例是打開的，而葉子的毛狀體有兩種型態，分布在下表皮與基部的毛狀體數量不僅較多而且較大型。另外，根部雖然具輸導能力，但是內部出現空洞化，葉表的毛狀體具有輔助吸收水份的功能，水份主要由基部的毛狀體進入至維管束內，再由下而上因打開的氣孔產生蒸散作用的拉力。此外，我們也與另外兩種積水鳳梨(虎斑與火球)做功能性的比較。若能對毛狀體構造更加了解，將可應用於仿生生物學，生產保暖又吸汗的織布或收集水份的工具。

我們設計的新型波浪發電機，主要是以電磁感應為原理，讓強力磁鐵順應波浪浮動而能在線圈裝置內部移動進而產生電流，全程不製造任何汙染。首先我們設計了振動式的發電裝置，並測量其相關特性，以手搖測試時，最大感應電壓可達到5V。接著進行人造海浪測試，過程中發現磁鐵與線圈的相對位置會對發電能力有所影響。我們並設計了漂浮式和固定式兩種形式的發電機，並測量和比較其特性與優缺點，研究結果顯示漂浮式發電能力較佳，但容易受到線圈重量影響而限制其發電效能，而固定式感應電壓一開始雖然較低，但隨著線圈匝數增加時可有效增強發電能力。我們的研究相當具有應用的潛力以及前景，對於四面環海的台灣提供一個綠能發電的可能性。

本研究利用綠豆作為實驗植物，在缺水狀況下，使用不同濃度的阿斯匹靈水溶液灌溉植株，觀察是否會使植物產生抗逆境的效果。我們檢視植株的生長狀況，分析葉子內的蛋白質、總酚、類黃酮等抗氧化物的含量，並且測定清除超氧陰離子、自由基、螯合亞鐵的能力，以及過氧化氫酶的活性，最後量測光合作用光反應及暗反應是否受到影響。實驗結果我們發現不論是哪一個生理指標，阿斯匹靈的處理確實有助於綠豆植物抵抗缺水逆境，並且以0.8mM阿斯匹靈濃度處理的植株較能修復缺水逆境所造成的氧化傷害現象，也對植物內部的生理機制有最好的修復效果。