生命科學(xué)學(xué)院《環(huán)境生態(tài)工程》實驗指導(dǎo)書王震洪編寫合用專業(yè)：生態(tài)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、草業(yè)科學(xué)貴州大學(xué)二OO 七年八月前言《環(huán)境生態(tài)工程》是針對生態(tài)破壞和環(huán)境污染使生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)造和功效失調(diào)，運用生態(tài)學(xué)原理，設(shè)計和建造自然和人類協(xié)調(diào)，能控制環(huán)境污染和生態(tài)退化的工程技術(shù)科學(xué)。由于全球變化的加劇，人類面臨著前所未有的環(huán)境挑戰(zhàn)。人們在解決多個環(huán)境污染和生態(tài)破壞問題時，最先運用土木工程、環(huán)境工程辦法去解決，成果是投入高，產(chǎn)出低，工程系統(tǒng)運行可持續(xù)性差。運用生態(tài)系統(tǒng)原理建立的含有“近自然”特性的工程系統(tǒng)能明顯彌補這一局限性，提高系統(tǒng)運行效率。該實驗指導(dǎo)書針對《環(huán)境生態(tài)工程》教學(xué)大綱中設(shè)立的教學(xué)目的、教學(xué)內(nèi)容設(shè)立了5個實驗項目。通過這5個實驗項目的教學(xué)過程，使學(xué)生加深《環(huán)境生態(tài)工程》知識的掌握，深化環(huán)境生態(tài)工程建造的生態(tài)學(xué)基本原理的認識，完一生態(tài)學(xué)本科專業(yè)教學(xué)計劃規(guī)定的內(nèi)容。目錄實驗一陰性植物與陽性植物葉片形態(tài)構(gòu)造比較 4實驗二低溫對植物葉片細胞膜透性的影響 5實驗三生物污泥的活性測定脫氫酶的測定 6實驗四葉面積指數(shù)的測定（LAI-植物冠層儀） 8實驗五葉面積測定（CI-203激光葉面積儀） 10實驗報告的基本內(nèi)容及規(guī)定 11貴州大學(xué)實驗報告 12實驗一陰性植物與陽性植物葉片形態(tài)構(gòu)造比較實驗學(xué)時：2實驗類型：驗證 實驗規(guī)定：必修實驗?zāi)康耐ㄟ^對夾竹桃、玉米兩種植物葉片形態(tài)構(gòu)造的觀察，比較陽性植物和陰性植物的葉片形態(tài)構(gòu)造差別，進一步理解不同生態(tài)類型的植物的重要差別。二、實驗內(nèi)容通過顯微鏡比較陰性植物和陽性植物的構(gòu)造差別。三、實驗原理、辦法和手段由于植物生活在不同的生境中，為了適應(yīng)不同的生境，植物形態(tài)特性發(fā)生了不同的適應(yīng)變化。用不同生境中生活的植物作為材料，通過顯微鏡能夠檢查出陰性植物和陽性植物形態(tài)特性的變化。四、實驗組織運行規(guī)定 根據(jù)本實驗的特點、規(guī)定和具體條件，采用集中授課形式使學(xué)生理解實驗的原理、辦法和環(huán)節(jié)，然后分小組組織實驗。五、實驗條件兩種植物（夾竹桃、玉米）葉片、顯微鏡、玻片。六、實驗環(huán)節(jié)及辦法1、將采來的植物葉片作成葉橫切片。2、在顯微鏡下觀察3、繪圖，繪制一具代表性的斷面。七、思考題1、比較不同葉片的重要差別。2、討論不同差別對陽性植物及陰性植物葉片的構(gòu)造特點及其對環(huán)境適應(yīng)的意義。八、實驗報告實驗報告涉及實驗項目名稱、實驗原理和辦法、實驗環(huán)節(jié)、實驗成果分析等。該實驗要對兩種植物類型的區(qū)別進行敘述。九、其它闡明實驗二低溫對植物葉片細胞膜透性的影響實驗學(xué)時：4實驗類型：驗證 實驗規(guī)定：必修實驗?zāi)康耐ㄟ^測定低溫作用于幾個植物葉片后，植物葉片細胞膜透性的變化來觀察低溫對植物的傷害。掌握電導(dǎo)儀的測量原理及辦法。二、實驗內(nèi)容運用電導(dǎo)儀測定低溫解決葉片浸提液電導(dǎo)率，間接反映細胞膜透性的變化狀況和低溫對植物的傷害。三、實驗原理、辦法和手段溫度是植物正常生長的極其重要的生態(tài)因素，任何植物對溫度都有一定的適應(yīng)范疇，植物處在它不能適應(yīng)的低溫條件下，就會出現(xiàn)一系列的傷害，其中一種傷害的標(biāo)志就是細胞膜的選擇透性機能受損，透性增大；使細胞內(nèi)某些可溶性物質(zhì)外滲，破壞了細胞內(nèi)酶及代謝作用原有的區(qū)域性，這是低溫造成植物受害的因素之一。四、實驗組織運行規(guī)定 根據(jù)本實驗的特點、規(guī)定和具體條件，采用集中授課形式使學(xué)生理解實驗的原理、辦法和環(huán)節(jié)，然后分小組組織實驗。五、實驗條件實驗植物材料：大葉女貞實驗儀器：電導(dǎo)率儀、燒杯、剪刀、三角瓶、濾紙。六、實驗環(huán)節(jié)及辦法1、將葉片編號，放入冰箱，分別冷凍1，2，3，4，小時，對照放入室內(nèi)。2、準時間次序取出，稱取5g用剪刀剪成大小均勻的小片，用蒸餾水沖洗3次，并用濾紙吸干葉面水分（除切口液汁），放入三角瓶中，用移液管吸取50ml去離子水浸泡并震蕩2小時，將浸液侵入小燒杯，用電導(dǎo)儀測量傾出液。3、計算離子滲入率：離子滲入率=（解決后的浸液電導(dǎo)率/對照解決電導(dǎo)率）×100%七、思考題比較不同低溫解決時間葉片離子滲漏率，并作出離子滲漏率-低溫作用時間曲線，加以討論。八、實驗報告實驗報告涉及實驗項目名稱、實驗原理和辦法、實驗環(huán)節(jié)、實驗成果分析等。九、其它闡明實驗三生物污泥的活性測定脫氫酶的測定實驗學(xué)時：2實驗類型：驗證 實驗規(guī)定：必修實驗?zāi)康谋緦嶒炌ㄟ^對脫氫酶活性的測定，使學(xué)生初步掌握生物污泥的活性測定辦法，理解生物污泥活性測定在廢水解決中的重要性。二、實驗內(nèi)容脫氫酶活性測定。三、實驗原理、辦法和手段無色TTC作為受氫體可變成紅色的三苯基甲譖（TF），根據(jù)產(chǎn)生紅色的色度判斷脫氫酶活性。TTC（無色）TF（紅色）四、實驗組織運行規(guī)定 根據(jù)本實驗的特點、規(guī)定和具體條件，采用采用集中授課形式使學(xué)生理解實驗的原理、辦法和環(huán)節(jié)，然后分小組組織實驗。五、實驗條件分光光度計、恒溫水浴、離心機、離心管、燒杯、移液管、黑布袋、Na2SO3、TTC溶液（氯化三苯基四氮唑）、連二亞硫酸鈉、正丁醇、濃硫酸、活性污泥、Tris－HCl緩沖液六、實驗環(huán)節(jié)及辦法（1）原則曲線的制備配制1mg/毫升TTC溶液：稱取50.0mgTTC，置于50毫升容量瓶中，以蒸餾水定容至刻度配制不同濃度TTC液：從1mg/毫升TTC液中分別吸取1、2、3、4、5、6、7毫升放入每個容積為50毫升的一組容量瓶中，以蒸餾水定容至50毫升，各瓶中TTC濃度分別為20、40、60、80、100、120、140μg/毫升。每只帶塞離心管內(nèi)加入Tris-HCl緩沖液2毫升＋2毫升蒸餾水＋1毫升TTC液（從低到高濃度依次加入）；對照管加入2毫升Tris-HCl緩沖液+3毫升蒸餾水，不加入TTC，所得每只離心管TTC含量分別為20、40、60、80、100、120、140μg。每管各加入連二亞硫酸鈉10克，混合，使TTC全部還原，生成紅色的TF。在各管加入5毫升丙酮（或正丁醇和甲醇），抽提TF。在721型分光光度計上，于485nm波長下測光密度。測繪原則曲線。（2）活性污泥脫氫酶活性的測定在三組（每組三支）帶有塞的離心管內(nèi)分別加入下列材料與試劑（以下表所示）。樣品試管搖勻后置于黑布袋內(nèi)，立刻放入37℃恒溫水浴鍋內(nèi)，并輕輕搖動，記下時間。反映時間依顯色狀況而定（普通采用10分鐘）。對照組試管，在加完試劑后立刻加入一滴濃硫酸。另二組試管在反映結(jié)束后各加一滴濃硫酸終止反映。在對照管與樣品管中各加入丙酮（或正丁醇和甲醇）5毫升，充足搖勻，放入90℃恒溫水浴鍋中抽提6～10分鐘。在4000轉(zhuǎn)/分下，離心10分鐘。取上清夜在485納米波長下比色，光密度OD讀數(shù)應(yīng)在0.8下列，如色度過濃應(yīng)以丙酮稀釋后再比色。原則曲線上查TF的產(chǎn)生值，并算得脫氫酶的活性。表5－7脫氫酶活性測定中各組試劑加量組別活性污泥懸浮液（毫升）Tris-HCl緩沖液（毫升）Na2SO3液（毫升）基質(zhì)(或污水)（毫升）TTC液（毫升）蒸餾水（毫升）①21.50.50.50.5——②21.50.5——0.50.5③21.50.5————1.0七、思考題1、繪制TF與OD的對應(yīng)曲線（以TF為橫座標(biāo)，OD值為縱座標(biāo)繪制原則曲線）。2、脫氫酶活性計算：以TF值表達其活性。算得樣品組（加基質(zhì)與不加基質(zhì)）的脫氫酶活性X（以產(chǎn)生微克／毫升活性污泥·小時表達）：X（TFμg/mL活性污泥·小時）＝A×B×C式中：X——脫氫酶活性A——原則曲線上讀數(shù)B——反映時間校正=60分鐘/實際反映時間C——比色時稀釋倍數(shù)八、實驗報告實驗報告涉及實驗項目名稱、實驗原理和辦法、實驗環(huán)節(jié)、實驗成果分析等。九、其它闡明實驗四葉面積指數(shù)的測定（LAI-植物冠層儀）實驗學(xué)時：2實驗類型：演示 實驗規(guī)定：必修實驗?zāi)康睦斫釲AI-植物冠層儀的基本知識，熟悉掌握LAI-的操作辦法。二、實驗內(nèi)容葉面積植物的測定。三、實驗原理、辦法和手段植被冠層葉片的數(shù)量可通過測量光線透過冠層時被削弱的程度推到出來。從不同的天頂角角度來測量這種削弱，也可得到葉片傾斜的狀況。LAI-同時測量5個角度上空漫射線的削弱。LAI-2050光學(xué)探頭將近半球的景象提供應(yīng)位于同心環(huán)上的5個探測器上。這樣，如果探頭水平朝向天空，探測器1將測量正上方的亮度，探測器5將測量中心為天頂角68°弧度和13°的亮度（與地平線角度為22°）。LAI-測量得到的數(shù)據(jù)最少10個：探頭位于冠層上方時的5個數(shù)值，和探頭位于冠層下方時的5個數(shù)值。在這兩次測量中，探頭始終指向天空。冠層透射率的5個值是由這些對應(yīng)讀書兩兩相除得來的，例如，如果探測器1在冠層上的讀書為50，冠層下的讀書為5，那么在這個角度上（中心角度為7°）的透射率5/50=0.10。據(jù)這5個天頂角的透射率，LAI-可計算出葉片數(shù)量（葉面積指數(shù)，LAI）和葉片傾斜度（平均葉片傾斜角度，MTA）。實踐中，常取多個冠層下數(shù)值來進行空間平均。四、實驗條件LAI-植物冠層儀。五、實驗環(huán)節(jié)及辦法1、連接傳感器儀器正面對上，左上方和右上方的兩個接口都是LAI-傳感器LAI-2050的接口，分別標(biāo)記為X、Y接口，我們使用的是一種LAI-2050傳感器，因此普通將傳感器連接到X接口上。2、Setup設(shè)定(儀器初次設(shè)定后，普通后來不用再設(shè)定)按下SETUP鍵，使用↑↓鍵能夠依次看到00行——09行，每次調(diào)節(jié)的是處在顯示屏幕的上面那一行，按下ENTER鍵進行操作。01XCal。選擇此項，輸入光探頭校正單上所列的5個數(shù)值。04Resolution.進入此項目中，按上下方向鍵來選擇不同設(shè)立，有兩種選擇，高精度和低精度，普通任何狀況下都設(shè)為高精度。05SetClock.進入此項目后，輸入對應(yīng)的數(shù)值，按右方向鍵移動，月份為前三個字母，若輸錯，則月份欄顯示為XXX。3、設(shè)立操作方式。按OPEN進入此菜單。11SetOpMode進入后，用上下方向鍵來選擇測量方式，選擇1sensorX按回車鍵后，出現(xiàn)兩個選項：一種是測量次序，上方向鍵代表冠層上方值，下方向鍵代表冠層下方值，若想設(shè)為先測1個A值再測4個B值，則輸入一種上方向鍵四個下方向鍵，按下回車鍵；另一種是重復(fù)次數(shù)，若想重復(fù)測量2次，則輸入數(shù)值2，然后按下回車鍵。12SetPrompts可為顧客提供備注信息統(tǒng)計，若想將兩個問題設(shè)為樣品名稱和測樣地點，則可輸入WHAT和WHERE。4、數(shù)據(jù)統(tǒng)計和LAI計算。按LOG，開始統(tǒng)計數(shù)據(jù)程序。首先輸入WHAT和WHERE值（最多7個字母），然后出現(xiàn)狀態(tài)欄。上行為同時觀察欄，下行為摘要欄，格式為：A值的序數(shù)（當(dāng)此欄位于下行時表達B值）*環(huán)號數(shù)值A(chǔ)值的序數(shù)（當(dāng)此欄位于下行時表達B值）*環(huán)號數(shù)值已接受的AB的對數(shù)（SMP）平均LAI±SEL統(tǒng)計時按下回車鍵，響一聲，數(shù)據(jù)獲得后又響一聲，在兩聲之間務(wù)必使探頭保持水平位置。按ENTER統(tǒng)計第一種A值，然后同時觀察欄移到下行，表明開始統(tǒng)計B值，當(dāng)?shù)谝环NB值獲得后，LAI處顯示出計算值。按設(shè)定程序，持續(xù)取4個B值后，同時觀察欄又回到上行，開始下一種A值的統(tǒng)計，然后再統(tǒng)計4個B值。統(tǒng)計結(jié)束后，儀器自動計算。5、查看測量成果。統(tǒng)計后文獻自動保存，按FCT27可查看文獻。六、作業(yè)在校園中找一塊樣地，測量它的葉面積指數(shù)。七、實驗報告實驗報告涉及實驗項目名稱、實驗原理和辦法、實驗環(huán)節(jié)、實驗成果分析等。八、其它闡明實驗五葉面積測量（CI-203激光葉面積儀）實驗學(xué)時：2實驗類型：演示 實驗規(guī)定：必修一、實驗?zāi)康膶W(xué)會使用CI-203激光葉面積儀測量植物葉片面積及其多個參數(shù)。二、實驗內(nèi)容葉面積的測量。三、實驗原理CI-203激光葉面積儀是一種帶有顯示屏和內(nèi)裝電池的手持式儀器。它涉及一種測量寬度的激光掃描器、一種測量長度的帶有編碼器的滾軸，和一種支持測量功效、計算成果和存儲采集數(shù)據(jù)的微機系統(tǒng)。激光寬度掃描器，每秒掃描400次，可測量激光投射窗口上物體的寬度，分辨率達0.1mm。滾軸型長度測量系統(tǒng)，測量長度的分辨率達1mm。整個儀器由一種微型計算機控制，使顧客能夠非常靈活地設(shè)立儀器狀態(tài)并進行快速、方便、精確的測量。四、實驗材料CI-203激光葉面積儀、不同植物葉片。五、實驗辦法及環(huán)節(jié)1、設(shè)立儀器參數(shù)：①通訊參數(shù)設(shè)立；②自動存儲設(shè)立；③掃描器閾值設(shè)立；④存儲空間設(shè)立。2、測量按下儀器的激光反射臂，便可進行測量。開始測量前，你須完全打開激光反射臂，把葉片夾在測量臂與滾軸之間，松開拇指合上，這時測量開始。激光反射臂開始時，滾軸馬達開始轉(zhuǎn)動，并在屏幕的上行顯示“Measure”，下行顯示“Spiningup”。當(dāng)激光反射臂合上時，激光打開，并在下行顯示“stabilizing”約1/4秒，此時儀器正在調(diào)節(jié)掃描速率。之后，一起準備開始測量，在屏幕下行顯示“Measuring”，這時你可將葉片拉出。葉片完全抽出后，儀器自動停止測量，并將成果顯示出來。3、查看數(shù)據(jù)按↓進入查看數(shù)據(jù)狀態(tài)。這是屏幕左上角顯示“View”，右上角顯示文獻名“File00”，左下角顯示“enter”，右下角顯示4個方向箭頭。用↑、↓鍵選擇其它菜單用←、→鍵選擇文獻按START/ENTER鍵開始查看數(shù)據(jù)4、文獻操作①傳送文獻；②建立文獻；③刪除文獻；④清晰文獻。六、作業(yè)任意選擇校園中的3種植物測量其葉面積并統(tǒng)計在實驗報告冊中，每種植物最少