生态工程学实验指导书

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1、生命科学学院环境生态工程实验指导书王震洪 编写适用专业：生态学、环境科学、草业科学贵州大学二 OO 七年八月前言环境生态工程是针对生态破坏和环境污染使生态系统结构和功能失调， 利用生态学原理，设计和建造自然和人类协调，能控制环境污染和生态退化的工 程技术科学。由于全球变化的加剧，人类面临着前所未有的环境挑战。人们在解 决各种环境污染和生态破坏问题时，最先利用土木工程、环境工程方法去解决， 结果是投入高，产出低，工程系统运行可持续性差。利用生态系统原理建立的具 有“近自然”特性的工程系统能显著弥补这一不足，提高系统运行效率。该实验指导书针对环境生态工程教学大纲中设置的教学目标、教学内 容设置了

2、5 个实验项目。通过这 5 个实验项目的教学过程，使学生加深环境 生态工程知识的掌握，深化环境生态工程建造的生态学基本原理的认识，完成 生态学本科专业教学计划规定的内容。目录实验一 阴性植物与阳性植物叶片形态结构比较 错误!未定义书签。实验二 低温对植物叶片细胞膜透性的影响 错误!未定义书签。实验三 生物污泥的活性测定脱氢酶的测定错误!未定义书签。实验四叶面积指数的测定（LAI-2000植物冠层仪）错误!未定义书签。实验五叶面积测定（CI-203激光叶面积仪） 错误!未定义书签。实验报告的基本内容及要求错误!未定义书签。错误!未定义书签。贵州大学实验报告实验一 阴性植物与阳性植物叶片形态结构比

3、较实验学时：2实验类型：验证实验要求：必修一、实验目的 通过对夹竹桃、玉米两种植物叶片形态结构的观察，比较阳性植物和阴性植物的叶片 形态结构差异，进一步了解不同生态类型的植物的主要差异。二、实验内容通过显微镜比较阴性植物和阳性植物的结构差异。三、实验原理、方法和手段由于植物生活在不同的生境中，为了适应不同的生境，植物形态特征发生了不同的适 应变化。用不同生境中生活的植物作为材料，通过显微镜可以检查出阴性植物和阳性植物形 态特征的变化。四、实验组织运行要求 根据本实验的特点、要求和具体条件，采用集中授课形式使学生了解实验的原理、方法 和步骤，然后分小组组织实验。五、实验条件两种植物（夹竹桃、玉米

4、）叶片、显微镜、玻片。六、实验步骤及方法1、将采来的植物叶片作成叶横切片。2、在显微镜下观察3、绘图，绘制一具代表性的断面。七、思考题1、比较不同叶片的主要差异。2、讨论不同差异对阳性植物及阴性植物叶片的结构特点及其对环境适应的意义。八、实验报告实验报告包括实验项目名称、实验原理和方法、实验步骤、实验结果分析等。该实验 要对两种植物类型的区别进行叙述。九、其它说明实验二低温对植物叶片细胞膜透性的影响实验学时：4实验类型：验证实验要求：必修一、实验目的 通过测定低温作用于几种植物叶片后，植物叶片细胞膜透性的改变来观察低温对植物 的伤害。掌握电导仪的测量原理及方法。二、实验内容 利用电导仪测定低温

5、处理叶片浸提液电导率，间接反映细胞膜透性的改变情况和低温对 植物的伤害。三、实验原理、方法和手段 温度是植物正常生长的极其重要的生态因素，任何植物对温度都有一定的适应范围， 植物处于它不能适应的低温条件下，就会出现一系列的伤害，其中一个伤害的标志就是细胞 膜的选择透性机能受损，透性增大；使细胞内一些可溶性物质外渗，破坏了细胞内酶及代谢 作用原有的区域性，这是低温造成植物受害的原因之一。四、实验组织运行要求 根据本实验的特点、要求和具体条件，采用集中授课形式使学生了解实验的原理、方法 和步骤，然后分小组组织实验。五、实验条件实验植物材料：大叶女贞 实验仪器：电导率仪、烧杯、剪刀、三角瓶、滤纸。六

6、、实验步骤及方法1、将叶片编号，放入冰箱，分别冷冻1，2，3，4，小时，对照放入室内。2、按时间顺序取出，称取5g用剪刀剪成大小均匀的小片，用蒸馏水冲洗3次，并用 滤纸吸干叶面水分（除切口液汁），放入三角瓶中，用移液管吸取 50ml 去离子水浸泡并震 荡2小时，将浸液侵入小烧杯，用电导仪测量倾出液。3、计算离子渗透率：离子渗透率=（处理后的浸液电导率/对照处理电导率）X100%七、思考题比较不同低温处理时间叶片离子渗漏率，并作出离子渗漏率-低温作用时间曲线， 加以讨论。八、实验报告实验报告包括实验项目名称、实验原理和方法、实验步骤、实验结果分析等。九、其它说明实验三生物污泥的活性测定-脱氢酶的

7、测定实验学时：2实验类型：验证实验要求：必修一、实验目的本实验通过对脫氢酶活性的测定，使学生初步掌握生物污泥的活性测定方法，了解生 物污泥活性测定在废水处理中的重要性。二、实验内容脱氢酶活性测定。三、实验原理、方法和手段无色TTC作为受氢体可变成红色的三苯基甲谮（TF）,根据产生红色的色度判断脫氢 酶活性。Ha NNCJ4bNC9HEG 叫一 C”|CeHa-C+HC1XN=NCftll5ClTTC （无色）TF （红色）四、实验组织运行要求根据本实验的特点、要求和具体条件，采用采用集中授课形式使学生了解实验的原理、 方法和步骤，然后分小组组织实验。五、实验条件分光光度计、恒温水浴、离心机、离

8、心管、烧杯、移液管、黑布袋、Na2SO3、TTC溶 液（氯化三苯基四氮唑）、连二亚硫酸钠、正丁醇、浓硫酸、活性污泥、Tris-HCl缓冲液六、实验步骤及方法（1）标准曲线的制备 配制lmg/毫升TTC溶液：称取50.0mgTTC，置于50毫升容量瓶中，以蒸馏水定容至刻度 配制不同浓度TTC液：从lmg/毫升TTC液中分别吸取1、2、3、4、5、6、7毫升放入每个容积为 50毫升的一组容量瓶中，以蒸馏水定容至50毫升，各瓶中TTC浓度分别为20、40、60、80、100、120、 140卩g/毫升。 每只带塞离心管内加入Tris-HCl缓冲液2毫升+ 2毫升蒸馏水+ 1毫升TTC液（从低到高浓度

9、依次加 入）；对照管加入2毫升Tris-HCl缓冲液+3毫升蒸馏水，不加入TTC，所得每只离心管TTC含量分别为 20、40、60、80、100、120、140 ug。 每管各加入连二亚硫酸钠10克，混合，使TTC全部还原，生成红色的TFo 在各管加入5毫升丙酮（或正丁醇和甲醇），抽提TFo 在721型分光光度计上，于485nm波长下测光密度。 测绘标准曲线。（2）活性污泥脱氢酶活性的测定 在三组（每组三支）带有塞的离心管内分别加入以下材料与试剂（如下表所示）。 样品试管摇匀后置于黑布袋内，立即放入37 r恒温水浴锅内，并轻轻摇动，记下时间。反应时间依显色 情况而定（一般采用10分钟）。 对照

10、组试管，在加完试剂后立即加入一滴浓硫酸。另二组试管在反应结束后各加一滴浓硫酸终止反应。 在对照管与样品管中各加入丙酮（或正丁醇和甲醇）5毫升，充分摇匀，放入90C恒温水浴锅中抽提6 10 分钟。 在 4000 转/分下，离心 10 分钟。 取上清夜在485纳米波长下比色，光密度OD读数应在0.8以下，如色度过浓应以丙酮稀释后再比色。 标准曲线上查 TF 的产生值，并算得脱氢酶的活性。表5-7脱氢酶活性测定中各组试剂加量组别活性污泥悬浮液（毫升）Tris-HCl缓冲液（毫升）Na2SO3 液（毫升）基质（或污水）（毫升）TTC液（毫升）蒸馏水（毫升）21.50.50.50.521.50.50.5

11、0.521.50.51.0七、思考题1、绘制TF与0D的对应曲线（以TF为横座标，0D值为纵座标绘制标准曲线）。2、脱氢酶活性计算：以TF值表示其活性。算得样品组（加基质与不加基质）的脱氢酶活 性X （以产生微克/毫升活性污泥小时表示）：X （TFug/mL活性污泥小时）=A X B X C式中：X脱氢酶活性A标准曲线上读数B反应时间校正=60分钟/实际反应时间C比色时稀释倍数八、实验报告实验报告包括实验项目名称、实验原理和方法、实验步骤、实验结果分析等。九、其它说明实验四叶面积指数的测定（LAI-2000植物冠层仪）实验学时：2实验类型：演示实验要求：必修一、实验目的了解LAI-2000植物

12、冠层仪的基本知识，熟悉掌握LAI-2000的操作方法。二、实验内容叶面积植物的测定。三、实验原理、方法和手段植被冠层叶片的数量可通过测量光线透过冠层时被削弱的程度推到出来。从不同的天 顶角角度来测量这种削弱，也可得到叶片倾斜的情况。LAI-2000同时测量5个角度上空漫 射线的削弱。LAI-2050光学探头将近半球的景象提供给位于同心环上的5个探测器上。这 样，如果探头水平朝向天空，探测器1将测量正上方的亮度，探测器5 将测量中心为天顶角 68弧度和 13的亮度（与地平线角度为22）。LAI-2000测量得到的数据至少10个：探头位于冠层上方时的5个数值，和探头位于 冠层下方时的 5 个数值。

13、在这两次测量中，探头始终指向天空。冠层透射率的 5 个值是由这 些对应读书两两相除得来的，例如，如果探测器1 在冠层上的读书为50，冠层下的读书为 5，那么在这个角度上（中心角度为7）的透射率5/50=0.10。据这5 个天顶角的透射率， LAI-2000可计算出叶片数量（叶面积指数，LAI）和叶片倾斜度（平均叶片倾斜角度，MTA）。 实践中，常取多个冠层下数值来进行空间平均。四、实验条件LAI-2000 植物冠层仪。五、实验步骤及方法1、连接传感器仪器正面向上，左上方和右上方的两个接口都是LAI-2000传感器LAI-2050的接口，分别标记为 X、 Y 接口，我们使用的是一个 LAI-20

14、50 传感器，因此一般将传感器连接到 X 接口上。2、Setup 设定（仪器初次设定后，一般以后不用再设定）按下SETUP键，使用键可以依次看到00行一一09行，每次调整的是处于显示屏幕的上面那一 行，按下 ENTER 键进行操作。01 X Cal。选择此项，输入光探头校正单上所列的5个数值。04 Resolution.进入此项目中，按上下方向键来选择不同设置，有两种选择，高精度和 低精度，一般任何情况下都设为高精度。05 Set Clock.进入此项目后，输入相应的数值，按右方向键移动，月份为前三个字母, 若输错，则月份栏显示为XXX。3、设置操作方式。按OPEN进入此菜单。11 Set O

15、p Mode进入后，用上下方向键来选择测量方式，选择1 sensor X按回车键后， 出现两个选项：一个是测量顺序，上方向键代表冠层上方值，下方向键代表冠层下方值，若 想设为先测 1 个 A 值再测 4 个 B 值，则输入一个上方向键四个下方向键，按下回车键；另 一个是重复次数，若想重复测量2次，则输入数值2，然后按下回车键。12 Set Prompts可为用户提供备注信息记录，若想将两个问题设为样品名称和测样地 点，则可输入 WHAT和 WHERE。4、数据记录和LAI计算。按LOG,开始记录数据程序。首先输入WHAT和WHERE值（最多7个字母），然后出现状态栏。上行为同步观测栏，下行为摘要栏，格式为：A值的序数（当此栏位于下行时表示B值）*环号数值 已接受的AB的对数（SMP） 平均