生态工程学实验指导书

生命科学学院《环境生态工程》实验指导书王震洪编写合用专业：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构造和功效失调，运用生态学原理，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。人们在解决多个环境污染和生态破坏问题时，最先运用土木工程、环境工程办法去解决，成果是投入高，产出低，工程系统运行可持续性差。运用生态系统原理建立的含有“近自然”特性的工程系统能明显弥补这一局限性，提高系统运行效率。该实验指导书针对《环境生态工程》教学大纲中设立的教学目的、教学内容设立了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，完一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构造比较 4实验二低温对植物叶片细胞膜透性的影响 5实验三生物污泥的活性测定脱氢酶的测定 6实验四叶面积指数的测定（LAI-植物冠层仪） 8实验五叶面积测定（CI-203激光叶面积仪） 10实验报告的基本内容及规定 11贵州大学实验报告 12实验一阴性植物与阳性植物叶片形态构造比较实验学时：2实验类型：验证 实验规定：必修实验目的通过对夹竹桃、玉米两种植物叶片形态构造的观察，比较阳性植物和阴性植物的叶片形态构造差别，进一步理解不同生态类型的植物的重要差别。二、实验内容通过显微镜比较阴性植物和阳性植物的构造差别。三、实验原理、办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，植物形态特性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，通过显微镜能够检查出阴性植物和阳性植物形态特性的变化。四、实验组织运行规定 根据本实验的特点、规定和具体条件，采用集中授课形式使学生理解实验的原理、办法和环节，然后分小组组织实验。五、实验条件两种植物（夹竹桃、玉米）叶片、显微镜、玻片。六、实验环节及办法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、比较不同叶片的重要差别。2、讨论不同差别对阳性植物及阴性植物叶片的构造特点及其对环境适应的意义。八、实验报告实验报告涉及实验项目名称、实验原理和办法、实验环节、实验成果分析等。该实验要对两种植物类型的区别进行叙述。九、其它阐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 实验规定：必修实验目的通过测定低温作用于几个植物叶片后，植物叶片细胞膜透性的变化来观察低温对植物的伤害。掌握电导仪的测量原理及办法。二、实验内容运用电导仪测定低温解决叶片浸提液电导率，间接反映细胞膜透性的变化状况和低温对植物的伤害。三、实验原理、办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畴，植物处在它不能适应的低温条件下，就会出现一系列的伤害，其中一种伤害的标志就是细胞膜的选择透性机能受损，透性增大；使细胞内某些可溶性物质外渗，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因素之一。四、实验组织运行规定 根据本实验的特点、规定和具体条件，采用集中授课形式使学生理解实验的原理、办法和环节，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、实验环节及办法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、准时间次序取出，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、计算离子渗入率：离子渗入率=（解决后的浸液电导率/对照解决电导率）×100%七、思考题比较不同低温解决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、实验报告实验报告涉及实验项目名称、实验原理和办法、实验环节、实验成果分析等。九、其它阐明实验三生物污泥的活性测定脱氢酶的测定实验学时：2实验类型：验证 实验规定：必修实验目的本实验通过对脱氢酶活性的测定，使学生初步掌握生物污泥的活性测定办法，理解生物污泥活性测定在废水解决中的重要性。二、实验内容脱氢酶活性测定。三、实验原理、办法和手段无色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脱氢酶活性。TTC（无色）TF（红色）四、实验组织运行规定 根据本实验的特点、规定和具体条件，采用采用集中授课形式使学生理解实验的原理、办法和环节，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、实验环节及办法（1）原则曲线的制备配制1mg/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1mg/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、140μg/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、140μg。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TF。在各管加入5毫升丙酮（或正丁醇和甲醇），抽提TF。在721型分光光度计上，于485nm波长下测光密度。测绘原则曲线。（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下列材料与试剂（以下表所示）。样品试管摇匀后置于黑布袋内，立刻放入37℃恒温水浴锅内，并轻轻摇动，记下时间。反映时间依显色状况而定（普通采用10分钟）。对照组试管，在加完试剂后立刻加入一滴浓硫酸。另二组试管在反映结束后各加一滴浓硫酸终止反映。在对照管与样品管中各加入丙酮（或正丁醇和甲醇）5毫升，充足摇匀，放入90℃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下列，如色度过浓应以丙酮稀释后再比色。原则曲线上查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）①21.50.50.50.5——②21.50.5——0.50.5③21.50.5————1.0七、思考题1、绘制TF与OD的对应曲线（以TF为横座标，OD值为纵座标绘制原则曲线）。2、脱氢酶活性计算：以TF值表达其活性。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·小时表达）：X（TFμg/mL活性污泥·小时）＝A×B×C式中：X——脱氢酶活性A——原则曲线上读数B——反映时间校正=60分钟/实际反映时间C——比色时稀释倍数八、实验报告实验报告涉及实验项目名称、实验原理和办法、实验环节、实验成果分析等。九、其它阐明实验四叶面积指数的测定（LAI-植物冠层仪）实验学时：2实验类型：演示 实验规定：必修实验目的理解LAI-植物冠层仪的基本知识，熟悉掌握LAI-的操作办法。二、实验内容叶面积植物的测定。三、实验原理、办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状况。LAI-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应位于同心环上的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-测量得到的数据最少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。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-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-植物冠层仪。五、实验环节及办法1、连接传感器仪器正面对上，左上方和右上方的两个接口都是LAI-传感器LAI-2050的接口，分别标记为X、Y接口，我们使用的是一种LAI-2050传感器，因此普通将传感器连接到X接口上。2、Setup设定(仪器初次设定后，普通后来不用再设定)按下SETUP键，使用↑↓键能够依次看到00行——09行，每次调节的是处在显示屏幕的上面那一行，按下ENTER键进行操作。01XCal。选择此项，输入光探头校正单上所列的5个数值。04Resolution.进入此项目中，按上下方向键来选择不同设立，有两种选择，高精度和低精度，普通任何状况下都设为高精度。05SetClock.进入此项目后，输入对应的数值，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、设立操作方式。按OPEN进入此菜单。11SetOpMode进入后，用上下方向键来选择测量方式，选择1sensorX按回车键后，出现两个选项：一种是测量次序，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，则输入一种上方向键四个下方向键，按下回车键；另一种是重复次数，若想重复测量2次，则输入数值2，然后按下回车键。12SetPrompts可为顾客提供备注信息统计，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、数据统计和LAI计算。按LOG，开始统计数据程序。首先输入WHAT和WHERE值（最多7个字母），然后出现状态栏。上行为同时观察栏，下行为摘要栏，格式为：A值的序数（当此栏位于下行时表达B值）*环号数值A值的序数（当此栏位于下行时表达B值）*环号数值已接受的AB的对数（SMP）平均LAI±SEL统计时按下回车键，响一声，数据获得后又响一声，在两声之间务必使探头保持水平位置。按ENTER统计第一种A值，然后同时观察栏移到下行，表明开始统计B值，当第一种B值获得后，LAI处显示出计算值。按设定程序，持续取4个B值后，同时观察栏又回到上行，开始下一种A值的统计，然后再统计4个B值。统计结束后，仪器自动计算。5、查看测量成果。统计后文献自动保存，按FCT27可查看文献。六、作业在校园中找一块样地，测量它的叶面积指数。七、实验报告实验报告涉及实验项目名称、实验原理和办法、实验环节、实验成果分析等。八、其它阐明实验五叶面积测量（CI-203激光叶面积仪）实验学时：2实验类型：演示 实验规定：必修一、实验目的学会使用CI-203激光叶面积仪测量植物叶片面积及其多个参数。二、实验内容叶面积的测量。三、实验原理CI-203激光叶面积仪是一种带有显示屏和内装电池的手持式仪器。它涉及一种测量宽度的激光扫描器、一种测量长度的带有编码器的滚轴，和一种支持测量功效、计算成果和存储采集数据的微机系统。激光宽度扫描器，每秒扫描400次，可测量激光投射窗口上物体的宽度，分辨率达0.1mm。滚轴型长度测量系统，测量长度的分辨率达1mm。整个仪器由一种微型计算机控制，使顾客能够非常灵活地设立仪器状态并进行快速、方便、精确的测量。四、实验材料CI-203激光叶面积仪、不同植物叶片。五、实验办法及环节1、设立仪器参数：①通讯参数设立；②自动存储设立；③扫描器阈值设立；④存储空间设立。2、测量按下仪器的激光反射臂，便可进行测量。开始测量前，你须完全打开激光反射臂，把叶片夹在测量臂与滚轴之间，松开拇指合上，这时测量开始。激光反射臂开始时，滚轴马达开始转动，并在屏幕的上行显示“Measure”，下行显示“Spiningup”。当激光反射臂合上时，激光打开，并在下行显示“stabilizing”约1/4秒，此时仪器正在调节扫描速率。之后，一起准备开始测量，在屏幕下行显示“Measuring”，这时你可将叶片拉出。叶片完全抽出后，仪器自动停止测量，并将成果显示出来。3、查看数据按↓进入查看数据状态。这是屏幕左上角显示“View”，右上角显示文献名“File00”，左下角显示“enter”，右下角显示4个方向箭头。用↑、↓键选择其它菜单用←、→键选择文献按START/ENTER键开始查看数据4、文献操作①传送文献；②建立文献；③删除文献；④清晰文献。六、作业任意选择校园中的3种植物测量其叶面积并统计在实验报告册中，每种植物最少