生态基础实验方法(1)

1、生命科学与技术学院基础生态学实验,中南林业科技大学 王光军,基础生物学实验五 实验一 太阳辐射强度的观测 实验二 空气温度及土壤温度测量 实验三 大气降水测定 实验四 空气湿度的测定（风速、风向、GPS基础） 实验五 土壤样品的采集 实验六 土壤样品的制备 实验七 植物样品的采集 实验八 植物样品的处理和制备技术 实验九 水样的采集与保存技术 实验十 水体溶解氧的测定 实验十一 污染环境生物样品的金属测定 实验十二 土壤有机质的测定及碳氮比重铬酸钾外热 实验十三 土壤pH值的测定 实验十四 土壤水分测定烘干法 实验十五 植物对光照环境的生态适应及叶片形态结构变化 实验十六 大气污染对植物叶片叶

2、绿素a/b的影响 实验十七 不同生态系统生产力分析黑白瓶测氧法,实验一太阳辐射强度的观测,生态学基础实验,太阳辐射强度的观测 实验目的 实验原理 仪器设备 操作步骤 结果计算,生态学基础实验,一、实验目的,通过实验，学习太阳辐射仪器的使用及观测，了解照度计的基本使用方法,生态学基础实验,生态学基础实验,生态学基础实验,1,2风向风速仪3自记百叶箱4温湿度百叶箱5备份百叶箱6虹吸雨量计7遥测雨量计8雨量器9校蒸发用雨量计10小型蒸发器11E-601型蒸发器12日照计13直管温度表、冻土器14地面温度表、曲管地温表,生态学基础实验,二、实验原理,仪器的设计原理是以物体的热电效应为基础的。由康铜-锰

3、铜制成热电堆，热电堆上不同吸收太阳热辐射能力的炭黑和氧化镁，热电堆将吸收的热能转化为电能，输出为电压，其输出量的大小与辐射强度成正比。 太阳辐射强度的观测包括直接辐射、天空总辐射、散射辐射、地面反射辐射。 单位时间内与辐射能流方向相垂直的单位面积上的辐射通量密度，即与入射光垂直的面上的辐照度叫辐射强度（），单位W/M2。（卡厘米.分）,生态学基础实验,三、仪器设备天空辐射表，直接辐射表，净辐射表，照度计，光量子仪,生态学基础实验,四、操作步骤,1.仪器安装： 辐射表安装在开阔的整年太阳直射不被遮挡的地方，调节底板上的三个螺钉，使仪器的感应面成水平位置，辐射电流 表安装在天空辐射表的北面，其距离

4、应使观测者计数时不遮住仪器头部（直射光、散射光）。 辐射表的二根导线与电流表的正极和2（1）连接，当批示值低于一半时与1连接。 安装完毕，拿下头部的金属罩即可进行测量 2.辐射的测量 2.1总辐射的测量 拿下头部的金属罩即可测量出总辐射 2.2散射辐射的测量：用遮光板遮住太阳辐射直射部分可测量 2.3反射辐射的测量，将头部连支柱一同绕转轴翻转，使表头向下即可测量 2.4太阳高度角测量：,生态学基础实验,五、结果及计算 1总辐射强度的计算： 总辐射（Q=S+ I）晴天总辐射由S+ I组成，阴天Q= I。 Nn天空辐射表无遮板时辐射电流表的订正后读数a天空辐射表有遮板时辐射电流表的订正后读数h观测

5、时相应于太阳高度的修正系数a天空辐射表与辐射电流表的换算系数散射辐射计算（i）根据订正后的辐射电流表的读数，乘上天空辐射表与辐射电流表的换算系数，即可得到反射或散射强度 天空辐射的换算系数 为电流表分度值（.x10-6A)e为天空辐射表热电堆电阻（）辐射电流表的内阻（）12辐射电流的内部附加电阻(101)辐射表灵敏度（.1v.W.m2）,生态学基础实验,气候标准值昆明 56778,生态学基础实验,注意：在两次观测时间间隔内，天空辐射表应当用罩子罩起来 经常检查干燥剂的使用情况，如发现干燥剂水解或玻璃罩内出现水泡时，就及时更换干燥剂 天空辐射表的表头应经常保持清洁，可用细布轻擦玻璃罩外表面，动作

6、一定要谨慎，以防打碎玻璃,生态学基础实验,实验二 空气温度及土壤温度测量,生态学基础实验,空气温度及土壤温度测量,一、实验目的 二、实验原理 三、仪器设备 四、操作步骤 五、结果计算 六、分析及讨论,生态学基础实验,一、实验目的,通过实验，学习土壤温度及空气温度的测定，了解相关测量仪器的使用及安置,生态学基础实验,二、实验原理,温度表（见图）是根据水银（酒精）热胀冷缩的特性制成的，分感应球部、毛细管、刻度磁板、外套管四个部分。 地面温度表(又称0cm温度表)、 地面最高和最低温度表的构造和原理，与测定空气温度用的温度表相同。 5、10、15、20cm曲管地温表的结构和原理基本同上，只是表身下部

7、伸长、长度不一，并且在感应部分上端弯折，与表身成135夹角。,生态学基础实验,最高温度表的构造与一般温度表不同，它的感应部分内有一玻璃针，伸入毛细管，使感应部分和毛细管之间形成一窄道（见图）。当温度升高时，感应部分的水银体积膨胀，挤入毛细管；而温度下降时，毛细管内的水银，由于通道窄不能缩回感应部分，因而能指示出上次调整后这段时间内的最高温度。 最低温度表的感应液是酒精，它的毛细管内有一哑铃形游标当温度下降时，酒精柱便相应下降，由于酒精柱顶端表面张力作用，带动游标下降；当温度上升时，酒精膨胀，酒精柱经过游标周围慢慢上升，而游标仍停在原来位置上。因此它能指示上次调整以来这段时间内的最低温度。,生态

8、学基础实验,三、仪器设备,地面温度表 温度表 曲管地温表,生态学基础实验,直管地温表,生态学基础实验,最高温度表 最低温度表,生态学基础实验,四、操作步骤,(一) 观测地段与仪器安装 1. 地面和浅层地温的观测地段，设在观测场内南面平整出的裸地上，地段面积为24m2。地表疏松、平整、无草，并与观测场整个地面相平。 地面三支温度表须水平地安放在地段中央偏东的地面，按0cm、最低、最高的顺序自北向南平行排列，感应部分向东，并使其位于南北向的一条直线上，表间相隔约5cm；感应部分及表身，一半埋入土中，一半露出地面。埋入土中部分的感应部分与土壤必须密贴，不可留有空隙；露出地面部分的感应部分和表身，要保

9、持干净。,生态学基础实验,曲管地温表安装在地面最低温度表的西边约20cm处，按5、10、15、20cm深度顺序由东向西排列，感应部分向北，表间相隔约10cm；表身与地面成45夹角，各表表身应沿东西向排齐，露出地面的表身须用叉形木(竹)架支住(见图)。 2.最高温度安装在温度表支架下横梁的一对弧形钩上，感应部分向东稍向下倾斜。高出干湿球温度表球部3cm。 3.最低温度表水平地安装在温度表支架下横梁下面一对弧形钩上，感应部分向东，低于最高温度表1cm。,生态学基础实验,(二)观测和记录 0、5、10、15、20cm地温表于每日02、08、14、20时观测；地面最高、最低温度表于每日20时观测一次，

10、并随即进行调整。 观测时，要踏在踏板上，按0cm、最低、最高和5、10、15、20cm地温的顺序读数。观测地面温度时，应俯视读数，不准把地温表取离地面。读数记入观测簿相应栏，并进行器差订正。,生态学基础实验,最高温度表每天20时观测一次，读数记入观测簿相应栏中，观测后进行调整。观测最高温度表时，应注意温度表的水银柱有无上滑脱离窄道的现象。若有上滑现象，应稍稍抬起温度表的顶端，使水银柱回到正常的位置，然后再读数。 各种温度表读数要准确到0.1。温度在0以下时，应加负号（“-”）。读数记入观测簿相应栏内，并按所附检定证进行器差订正。如示度超过检定证范围，则以该检定证所列的最高（或最低）温度值的订正

11、值进行订正。,生态学基础实验,(三)观测时的注意事项1.在观测中发现最高温度表水银柱在窄道处断开时，应稍稍抬起温度表的顶端使其连接在一起。若不能恢复，则减去断柱的数值作为读数，并及时进行修复或更换。有关情况要在观测簿的备注栏注明。 2.气温在-36.0以下时，停止最高温度表的观测，记录从缺，并在观测簿的备注栏注明。3.观测最低温度示度时，眼睛应平直地对准游标离感应部分的远端位置；观测酒精柱示度时，眼睛应平直地对准酒精顶端凹面中点（即最低点）的位置。,生态学基础实验,4.当在观测读数发现最低温度表（包括地面最低温 度表）酒精柱中断时，最低温度记录作缺测处理，并在观测簿的备注栏注明；该表须及时修复

12、或更换。 5.温度表读数时应注意： 观测时必须保持视线和水银柱顶端齐平，以避免视差。 读数动作要迅速，力求敏捷，不要对着温度表呼吸，尽量缩短停留时间，并且勿使头、手和灯接近球部，以避免影响温度示度。 注意复读，以避免发生误读或颠倒零上、零下的差错。,生态学基础实验,五、结果计算,气压、气温、水汽压、相对湿度、总低云量、风速、地温等项的日平均值为该日相应要素各定时值之和除以定时次数而得；自动观测24次记录和基准站人工观测24次记录，须同时做02、08、14、20时4次日平均。,生态学基础实验,六、分析与讨论,气温变化与土壤温度变化有何关系 土壤温度测量中曲管地温表安装应注意些什么,生态学基础实验

13、,实验三 大气降水测定,生态学基础实验,大气降水测定,一、实验目的 二、实验原理 三、仪器设备 四、操作步骤 五、观测和记录 六、分析及讨论,生态学基础实验,一、实验目的,通过实验，学会大气降水的观测记录，了解大气降水观测的主要仪器及其安装调整 大气降水是指从天空降落到地面上的液态水或固态水，这部分水在蒸发之前（固态水需要一个融化过程）渗透、流失而积聚在水平面上的水层深度即为降水量，以mm为单位，取一位小数。,生态学基础实验,二、实验原理,虹吸式雨量计由承水器(1)、浮子室(2)、自计钟(3)记录笔(5)和外壳(16)等组成，由图所示。降水从承水器的承水口(6)落入，由承水器的锥形大漏斗汇总经

14、导水管流入小漏斗(7)和进水管至浮子室。此时浮子室内水位上升，浮子(8)升高并带动固定在浮子杆(9)上之记录笔上升。同时装在钟筒上的自记纸(4)随自记钟旋转，由装有自计墨水的笔尖在自计纸上画出曲线。 当笔尖达自计纸10mm线上时，浮子室内液面即达到虹吸管的弯曲部分，由于虹吸作用，水从虹吸管中自动溢出，浮子下降至笔尖指零线时停住，继续降水时重复上述动作。,生态学基础实验,三、仪器设备,我国采用直径为20cm正圆形承水器，其口缘镶有内直外斜刀刃形的铜圈，以防雨滴溅失和筒口变形。承水器有两种：一是带漏斗的承雨器，另一种不带漏斗的承雪器。外筒内放贮水瓶，以收集降水量。量杯为一特制的有刻度的专用量杯，其

15、口径和刻度与雨量筒口径成一定比例关系，量杯有100分度，每1分度等于雨量筒内水深0.1mm 虹吸式雨量计 雨量器翻斗式雨量计双翻斗雨量传感器单翻斗雨量传感器 雨量传感器双阀容栅式雨量传感器,生态学基础实验,雨量计,生态学基础实验,四、操作步骤,安装调整与使用 1. 虹吸式雨量计安装在观测场平整地面上, 用三根钢丝绳牵固,以免振动使记录发生变化，承水口面用水平仪调整至水平。 2. 把自计纸卷在钟筒上，再把自计钟上满发条放在支柱(11)的钟轴上，注意齿轮的啮合情况是否良好。 3. 将虹吸管的短弯曲端插入浮子室的出水管内，并用连接器密封紧固。 4. 将笔尖注入自计墨水，用手指夹住记录笔杆，使笔尖接触

16、纸面。对准时间消除齿隙。,生态学基础实验,5. 用清水缓慢倒入承水器至虹吸作用止，虹吸管溢流停止后，笔尖停留在零线上。偏离多时，要拧松笔杆固定螺钉(13)进行粗调；微调时，用手指扳动记录笔杆，调节笔尖指零线。虹吸作用应在10mm上开始，若未达到或超过10mm线，需旋松虹吸管连接器，把虹吸管上移或下降。若虹吸作用不正常溢流时间超过14s时，则是虹吸管弯曲部分脏污，可取下虹吸管，用软布系于绳中央，先用肥皂水，后用清水拖擦洗净。若虹吸时有气泡产生，不能溢完，说明虹吸管内漏气，可用白蜡或凡士林的油脂混合物涂堵密封。,生态学基础实验,五、观测和记录,当仪器正常时，雨量记录有如下特点：无雨时，自计纸上画着

17、水平线；有雨时，画着平滑的上升曲线；当水从浮子室溢出时，画着垂直线。贮水筒(14)备校验降水量用。 每天08、20时分别量取前12小时降水量。观测液体降水时要换取储水瓶，将水倒入量杯，要倒净。将量杯保持垂直，使人的视线与水面齐平，以水凹面为准，读得刻度数即为降水量，记入相应栏内。降水量大时，应分数次量取，求其总和。 冬季降雪时，须将承雨器取下，换上承雪口，取走储水器，直接用承雪口和外筒接收降水。 观测时，将已有固体降水的外筒，用备份的外筒换下，盖上筒盖后，取回室内，待固体降水融化后，用量杯量取。也可将固体降水连同外筒用专用的台秤称量，称量后应把外筒的重量(或mm数)扣除。,生态学基础实验,20

18、时降水量观测时和观测前无降水，而其后至20时正点之间(包括延续至次日)有降水；或20时观测时和观测前有降水，但降水恰在20时正点或正点之前终止。遇有以上两种情况时，应于20时正点补测一次降水量，并记入当日20时降水量定时栏，使天气现象与降水量的纪录相配合。 特殊情况处理 在炎热干燥的日子，为防止蒸发，降水停止后，要及时进行观测。 在降水较大时，应视降水情况增加人工观测次数，以免降水溢出雨量筒，造成记录失真。 无降水时，降水量栏空白不填。不足0.05mm的降水量记0.0。纯雾、露、霜、冰针、雾凇、吹雪的量 按无降水处理(吹雪量必须量取，供计算蒸发量用)。出现雪暴时，应观测其降水量。,生态学基础实

19、验, 无降水时，自记纸可连续使用8-10天，用加注1.0mm水量的办法来抬高笔位，以免每日迹线重叠。 有降水（自记迹线上升0.1mm）时，必须换纸。自记记录开始和终止的两端须做时间记号，可轻抬自记笔根部，使笔尖在自记纸上划一短垂线；若记录开始或终止时有降水，则应用铅笔做时间记号。 当自记纸上有降水记录，但换纸时无降水，则在换纸前应作人工吸虹（给承水器注水，产生吸虹），使笔尖回到自记纸“0”线位置。若换纸时正在降水，则不作人工虹吸。,生态学基础实验,维护, 经常保持雨量器清洁，每次巡视仪器时，注意清除承水器、储水瓶内的昆虫、尘土、树叶等杂物。 定期检查雨量器的高度、水平，发现不符合要求时应及时纠

20、正；如外筒有漏水现象，应及时修理或撤换。 承水器的刀刃口要保持正圆，避免碰撞变形。,生态学基础实验,六、分析及讨论,不同群落下降雨有何差异 简单分析植物群落与水土保持的关系,生态学基础实验,实验四 空气湿度的测定 （风速、风向）,生态学基础实验,空气湿度及GPS应用基础,一、实验目的 二、实验原理 三、仪器设备 四、操作步骤 五、观测、记录及计算 六、分析及讨论,生态学基础实验,一、实验目的,通过实验，学会通过干湿表的观测及安装 了解干湿球温度表的基本原理及其在生态学中的应用,生态学基础实验,二、实验原理,空气温度（简称气温，下同）是表示空气冷热程度的物理量。 空气湿度（简称湿度，下同）是表示

21、空气中的水汽含量和潮湿程度的物理量。 干湿球温度表由两支型号完全相同的温度表组成，一支球部包有湿纱布称为湿球，另一个称为干球。由于纱布上的水分不断蒸发，消耗的潜热使湿球及其附近的薄层空气降温。另一方面湿球与流经其周围的空气发生热量交换，当湿球因蒸发而散失的热量与从周围空气中获得的热量相平衡时，湿球温度维持稳定。干湿球产生温差，通过温差测得空气湿度的大小。,生态学基础实验,通风干湿表,温度表球部装在与风扇相通的管形套管中，利用机械或电动通风装置，使风扇获得一定转速，球部处于2.5m/s（电动通风可达3m/s以上）的恒定速度的气流中。由于球部双层金属护管表面镀有镍或铬，是良好的反射体，能防止太阳对

22、仪器的直接辐射。,生态学基础实验,三、仪器设备,通风干湿表主要用于野外考察或自动气象站在气温或湿度采集出现故障时进行补测时使用。它由干湿球温度表、通风装置、金属套管、双层保护管和上水滴管等组成（见图）,毛发湿度计 通风干湿表,生态学基础实验,干湿球表,生态学基础实验,风速风向仪,轻便风速风向仪,生态学基础实验,四、操作步骤,百叶箱 在小百叶箱的底板中心，安装一个温度表支架，干、湿球温度表垂直悬挂在支架两侧的环内，球部向下，干球在东，湿球在西，球部中心距地面1.5m高。湿球温度表球部包扎一条纱布，纱布的下部浸到一个带盖的水杯内（见图）。杯口距湿球球部3cm，杯中盛蒸馏水（只允许用医用蒸馏水），供

23、湿润湿球纱布用。,生态学基础实验,通风干湿表 观测前，先把仪器悬挂在百叶箱或观测场内，感应部分高度1.50m。在读数前4-5分钟用滴管湿润湿球纱布，然后上好风扇发条（或接通电源）。上发条切忌过紧。观测时应注意不要让风把观测者自身热量带到通风管中去。当气温低于0时，为使温度表充分感应外界情况，应于观测前半小时，湿润纱布并上好发条。然后在观测前4分钟再通风一次，但不再润湿纱布。观测时应注意湿球是否结冰，示度是否稳定。 当风速大于4m/s时，应将防风罩套在风扇迎风面的缝隙上，使罩的开口部分与风扇旋转方向一致，这样就不会影响风扇的正常旋转。,生态学基础实验,五、观测、记录及计算,观测和记录 定时观测程

24、序 按干球、湿球温度表，最低温度表酒精柱，毛发湿度表，最高温度表，最低温度表游标，调整最高、最低温度表，温度计和湿度计读数并作时间记号。 正常观测 各种温度表读数要准确到0.1。温度在0以下时，应加负号（“-”）。读数记入观测簿相应栏内，并按所附检定证进行器差订正。如示度超过检定证范围，则以该检定证所列的最高（或最低）温度值的订正值进行订正。 温度表读数时应注意： 观测时必须保持视线和水银柱顶端齐平，以避免视差。 读数动作要迅速，力求敏捷，不要对着温度表呼吸，尽量缩短停留时间，并且勿使头、手和灯接近球部，以避免影响温度示度。 注意复读，以避免发生误读或颠倒零上、零下的差错。,生态学基础实验,

25、溶冰观测 当湿球纱布冻结后，应及时从室内带一杯蒸馏水对湿球纱布进行溶冰，待纱布变软后，在球下部2-3mm处剪断，然后把湿球温度表下的水杯从百叶箱内取走，以防水杯冻裂。 低温情况下的观测 气温在-10.0以下时，停止观测湿球温度，改用毛发湿度表或湿度计测定湿度。但在冬季偶有几次气温低于-10.0的地区，仍可用干、湿球温度表进行观测。 气温在-36.0以下，接近水银凝固点（-38.9）时，改用酒精温度表观测气温。,生态学基础实验,计算公式为：通过干湿表相对湿度可由表中查得 使用干湿球温度表测湿时，空气中相对湿度的计算公式U=（E/EW）100%式中，U相对湿度（%）；E水汽压（hPa）；Ew干球温

26、度t所对应的纯水平液面（或冰面）饱和水汽压（hPa）。,（2）用干湿球温度求空气中水汽压的计算公式 水汽压e=Et-AP(t-t) 其中：e-绝对湿度(水汽压),以百帕（hPa）为单位，取一位小数。 Et-湿球温度下的饱和水汽压； t-干球温度； t-湿球温度； P-当时大气压； A-干湿球系数。,生态学基础实验,GPS应用基础,GPS 是Global Positioning System 的缩写，即全球卫星定位系统。它是由空间站、地面站和用户三部分组成。 1、空间站由美国发射的24 颗GPS 专用卫星组成，它们位于地球上空201832 公里轨道，均匀分布在6 条倾斜角地球同步圆形轨道上，连续

27、发射GPS 信号。 2、地面站由一个主控站和五个监控站组成，用来对GPS 卫星进行监视、遥测、跟踪和控制，以纠正卫星轨道、姿态和工作特性的变化。 3、用户部分只适用于各种用途的GPS 接收机。 4、精度根据用户工作区域卫星状态的影响，在卫星分布、运行良好的情况下，GPS 单机定位精度在15 米范围之内。,生态学基础实验,magellan GPS320简单指引 GPS 定位中的误差主要来自于星历误差、卫星钟误差和接收机误差这三部分。,生态学基础实验,生态学基础实验,生态学基础实验,生态学基础实验,生态学基础实验,生态学基础实验,生态学基础实验,六、分析与讨论,分析生态因子间的相互关系 空气湿度与

28、风速有何联系,生态学基础实验,实验五土壤样品的采集,生态学基础实验,一、土壤样品的采集概述二、土壤样品的采集及分类 1混合土样的采集 1.1混合土样的采集 2特殊土样的采集 2.1剖面土样的采集 2.2养分动态土样的采集 2.3盐分动态土样的采集 2.4微量元素分析土样的采集,土壤样品的采集,生态学基础实验,土壤样品的采集概述,土壤是高度的不均一体，各种自然因素如地形变化、侵蚀状况，以及人为影响的耕作和施肥情况等都会对土壤的不均一性产生重要影响。采集的样品必须具有充分的代表性，若样品没有代表性，不论分析结果如何精密都毫无价值。因此，分析工作者对样品的采集与制备一定要十分重视，采集的样品不仅要使

29、之具有代表性，而且在操作和处理过程中还要防止变化和污染。采样要贯彻“随机”化原则，即随机地取自所代表的总体。此外，采样时还要有效地控制采样带来的各种误差，因为样品的代表性与控制采样误差直接相关。通常情况下，采样点的多少取决于所研究范围的大小、研究对象的复杂程度以及试验研究所要求的精密度等因素。一般如果研究范围大、对象复杂，采样点数就应当相应增加。在理想情况下，应当使采样的点和量最少，而使样品的代表性最大。,生态学基础实验,土壤样品的采集及分类,1混合土样的采集 1.1混合土样的采集 2特殊土样的采集 2.1剖面土样的采集 2.2养分动态土样的采集 2.3盐分动态土样的采集 2.4微量元素分析土

30、样的采集,生态学基础实验,1.混合土样的采集,在采集多点组成的混合样品时，采样点的分布要尽量均匀和随机。均匀分布可以起到控制整个采样范围的作用；随机定点可以避免主观误差，提高样品的代表性。每个采样点的取样深度及重量（在野外取样时主要以容量控制）应均匀一致，土样上层和下层的比例也要相同。,生态学基础实验,每个混合样品一般以取 1kg左右为宜。如果采样量较多而使混合土样太多时，可以把全部土样放在盘子或塑料布上，用手捏碎混匀，用四分法淘汰。直到样重1kg左右为止。采集水稻上或湖沼等烂泥土样时，四分法往往难以应用，可改为在塑料盆（或桶）中用塑料棒将各样点烂泥搅均后，再取出所需数量的土样。土样可用布袋或

31、广口塑料瓶盛装，在布袋或塑料瓶内、外各备一张标签，用铅笔注明采样地点、日期、采样深度、土壤名称、编号及采样人等。与此同时要做好采样记录。,生态学基础实验,2.特殊土样的采集 2.1剖面土样的采集,为了开展土壤分类制图或探索某些土壤性状的空间分布，除了研究表层土壤外，还常研究表土以下其他各层的土壤。对这类剖面土样的采集，一般可在主要剖面观察和记载后进行，为了使样品能明显地反映各层次的特点，通常是在各层最典型的中部采取（表土层较薄，可自地面向下全层采样），这样可克服层次间的过渡现象，从而增加样品的典型性或代表性。样品重量也是1kg左右，其他要求与采集混合样品相同。,生态学基础实验,为观测主要土壤剖

32、面的土坑大体是：宽 1m，长 2 m，深约 1m2 m（根据研究目的或视是否到达母质层或地下水层而定），土壤剖面接层次采样时，必须自下而上分层采取，以免造成混杂污染。,生态学基础实验,土壤剖面坑制作,生态学基础实验,生态学基础实验,2.特殊土样的采集 2.2养分动态土样的采集,为研究土壤养分的动态而进行土壤采样时，可根据所研究问题的要求进行布点采样。在研究其垂直方向的移动时，应以施肥层为起点，向下每隔一定距离作为样点，以相同深度土样组成混合土样。,生态学基础实验,2.特殊土样的采集 2.3盐分动态土样的采集,研究盐分动态时，常须定点采样，其要求与养分分析的采样要求不同，因为盐分移动的变化要比养

33、分的变化大。淋溶和蒸发是盐分移动的主要原因，所以滨海盐土的盐分一般都积聚在表层。因此，盐碱土采样应以垂直深度作为分层的主要依据。盐碱土采样的另一个特点是每层常用“段取”（全层取样）法采样，以便计算土壤储盐量或绘制土壤剖面盐分分布图。研究盐分垂直分布特点时则可“点取”（在各层的中部取样）之。盐土采样的第三个特点是，应特别重视采样的时间和深度，因为盐分上下移动受不同时间的淋溶与蒸发作用的影响很大。,生态学基础实验,2.特殊土样的采集 2.4微量元素分析土样的采集,采集供微量元素分析用的土样，关键是要避免在采样和对样品处理过程中对所要分析的元素造成污染。如在采样时，选用聚乙烯塑料袋代替土袋，避免使用

34、可能含有分析元素的金属铲；在制备土样的碾碎、过筛和研磨操作中，选用不会造成污染的有机玻璃棒、塑料板、尼龙筛、和玛璃研钵，以及使用以聚乙烯为原料的能密封的罗口瓶贮存土样等。,生态学基础实验,3.分析及讨论,土壤样品采集中应如何布点 不同研究目的对土壤样品采集有何特殊要求,生态学基础实验,实验六土壤样品的制备,生态学基础实验,土壤样品的制备,1.土壤样品的制备1.1土样的风干 1.2土样的磨细与过筛 2.土样的贮存,生态学基础实验,土壤样品的制备,主要指样品的干燥，磨细，过筛及样品的保存。 将采集的土样及时风干，可以抑止土壤微生物的活动和化学变化，这样做既可使所得分析结果更为稳定，也有助于土样的磨

35、细和混匀，便于长期保存。但是，某些土壤性状，在风干过程中会发生显著变化，因此，如需测定这类易变化的项目，必须在新鲜土样采集后立即进行分析。在条件许可的情况下，最好先将土样速冻固定，并立即运到室内快速分析。用新鲜土样测定的最大优点是：它反映了土壤在自然状态下的有关理化性状，具有照相般的真实性。但是新鲜土样较难压碎和混匀，称样误差也较大，因而要用较大的称样量或较多次的平行测定，才能得到较为可靠的平均值。,生态学基础实验,一、土样的风干,从野外采回的土样，首先应剔除土壤以外的侵入体（如植物残根、昆虫尸体和砖头石块等）和新生体（如铁锰结核和石灰结核等），之后尽快将其风干。为防止污染，木板上应衬垫干净的

36、白纸，尤其是供微量元素分析用的土样，严禁用旧报纸衬垫。当土样达到半干状态时，须及时将大土块捏碎，以免干后结成硬块，不易压碎，这点对于粘性土壤尤为重要。应严禁曝晒，并防止酸、碱等气体及灰尘对样品的污染。,生态学基础实验,二、土样的磨细与过筛,将风干的土样平铺在平整的木板或塑料板上，用木棍或塑料棍压碎（供微量元素分析用的土样，宜采用塑料板、棒碾压）。在风干和压碎过程中，随时将土样中的植物残根、侵入体和新生体进一步剔除干净。如果捡出的石子或结核等物较多，应称其重量和折算出它们的百分率，并做好记录。并用10号筛过筛。未通过筛子的土粒，必须重新压碎过筛，直至全部通过筛孔为止；但石子切勿碾碎，应并入砾石中

37、处理。并用四分法将其分成两等份，一份供物理性状分析用，另一份供化学分析用。,生态学基础实验,供化学分析用的土样，又因分析项目不同而对土样细度有不同的要求，细度要根据分析项目的要求而定，有些理化性质测定通过10号筛的土样即可，分析这些项目时，磨土的作用主要是使团粒或结粒分散成单粒，但不能破坏单个的矿物晶粒。 土壤矿质成分的全量分析及有机质、全氮等分析的结果，不受样品磨细的影响。将已通过 10号筛的土样，用四分法取出一部分（约20 g），磨细并使之全部通过100号筛或60号筛。不能在其中随意控取一部分进行磨细；否则将造成样品组成的改变而失去原有的代表性。,生态学基础实验,三、土样的贮存,将过筛后的

38、土样充分混匀后装入玻塞广口瓶或塑料袋中，内外各具一张标签，写明编号、采样地点、土壤名称、深度、筛孔以及采样日期和采样者等项目。所有样品都必须按编号用专册登记。,生态学基础实验,四、分析与讨论,土壤样品制备过程中应注意些什么 对于金属元素分析的土壤样品应怎么防止污染,生态学基础实验,实验七植物样品的采集,生态学基础实验,一、概述,在研究植物与环境相互关系时，往往要涉及到相关环境中植物样品的采集与制备处理。这类植物样品的采集主要指包含农作物样品的采集和野生植物样品的采集，对于野生植物样品的采集不仅包含了植物学内容的植物标本采集与制作，还包含有供分析测试用的植物样品的采集，在调查研究的基础上，制订方

39、案，确定布点和采样方法、采样时间和频率，采集具有代表性的样品，选择适宜的样品制备、处理和分析测定方法。,生态学基础实验,二、植物样品的采集,1.样品的代表性、典型性和适时性 采集的植物样品要具有代表性、典型性和适时性。 1.1代表性 系指采集代表一定范围污染情况的植株为样品。这就要求对污染源的分布、污染类型、植物的特征、地形地貌、海拔等因素进行综合考虑，选择合适的地段作为采样区，再在采样区内划分若干小区，采用适宜的方法布点，确定代表性的植株。不要采集田埂、地边及距田埂地边2米以内的植株。,生态学基础实验,1.2典型性 系指所采集的植株部位要能充分反映通过监测所要了解的情况。根据要求分别采集植株

40、的不同部位，如根、茎、叶、果实，不能将各部位样品随意混合。 1.3适时性 系指在植物不同生长发育阶段，施药、施肥前后，适时采样监测，以掌握不同时期的污染状况和对植物生长的影响。,生态学基础实验,2.森林生态系统植物样品采集,对于森林生态系统，森林植物每年从土壤中取走大量的营养元素，而又以凋落、分泌、死亡等方式每年大量归还物质于土壤中，这是森林生态系统中生物循环的一个重要环节。森林植物各个器官中的营养元素有较大差异，而且在不同森林植物种类中体内各元素都有特定的含量范围，它们在森林土壤生态系统中各自起着很重要的作用。,生态学基础实验,2.1森林植物各器官营养元素含量分析样品采集 森林植物各器官营养

41、元素含量的差异， 不仅在不同的生长时期差异较大， 而且在一日之内也有变化。另外在植株的各部位及新叶和老叶间营养元素的也较明显。因此，在采样时应根据分析的目的和要求，充分考虑上述各因素的影响。 2.2森林植物灰分元素分析采样 如果是要分析森林植物较稳定的灰分元素含量，森林植物样品的采集时间应在森林植物生长停止前（落叶树可以在叶子转黄前约一个月这一阶段中采集；针叶树可在早秋起直到冬天这一阶段中采集），因为在这一段时间内，森林植物的灰分元素含量水平相对稳定。森林植物样品的采样部位应在树冠中上部向阳面，采集的对象是当年生的叶子。 2.3作为诊断的目的的森林植物样品采集 如果是为了诊断的目的而采取的森林

42、植物样品，应该是选择森林植物群体中的优势木，因为这些树木在该立地条件上具有最大的代表性及最大的经济价值。,生态学基础实验,1.2布点方法在划分好的采样小区内，可采用梅花形布点法或交叉间隔布点法确定代表性的植株，最好结合土壤采样进行，采取蛇形布点取样的方法以尽量减少。,生态学基础实验,1.3采样方法 采集样品的工具有小铲、枝剪、剪刀、布袋或聚乙烯袋、标签、细绳、登记表、记录簿等。 在每个采样小区内的采样点上，采集510处的植株混合组成一个代表样品。根据要求，按照植株的根、茎、叶、果、种子等不同部位分别采集，或整株采集后带回实验室再按部位分开处理。 应根据分析项目数量、样品制备处理要求，重复测定次

43、数等需要，采集足够数量的样品。一般样品经制备后，至少有2050g干重样品。新鲜样品可按含80一90的水分计算所需样品量。,生态学基础实验,若采集根系部位样品，应尽量保持根部的完整。对一般旱作物，在抖掉附在根上的泥土时，注意不要损失根毛；如采集水稻根系，在抖掉附着泥土后，应立即用清水洗净。根系样品带回实验后，及时用清水洗(不能浸泡)，再用纱布拭干。如果采集果树样品，要注意树龄、株型、生长势、载果数量和果实着生的部位及方向。如要进行新鲜样品分析，则在采集后用清洁、潮湿的纱布包住或装入塑料袋，以免水分蒸发而萎缩。对水生植物，如浮萍、藻类等，应采集全株。从污染严重的河、塘中捞取的样品，需用清水洗净，挑

44、去其他水草、小螺等杂物。,生态学基础实验,采好的样品装入布袋或聚乙烯塑料袋，贴好标签，注明编号、采样地点、植物种类、分析项目，并填写采样登记表。 样品带回实验室后，如测定新鲜样品，应立即处理和分析。当天不能分析完的样品，暂时放于冰箱中保存，其保存时间的长短，视污染物的性质及在生物体内的转化特点和分析测定要求而定。如果测定干样品，则将鲜样放在干燥通风处晾干或于鼓风干燥箱中烘干。,生态学基础实验,三、分析与讨论,植物样品的采集如何才能得到最大代表性 用于元素分析用的植物样品采集与通常植物标本采集有何异同,生态学基础实验,实验八植物样品的处理和制备技术,生态学基础实验,植物样品的制备,采集后必须及时

45、进行制备，放置时间过长营养元素将会发生变化,生态学基础实验,1.鲜样的制备 测定植物内容易挥发、转化或降解的污染物质，如酚、氰、亚硝酸盐等；测定营养成分如维生素、氨基酸、糖、植物碱等，以及多汁的瓜、果、蔬菜样品，应使用新鲜样品。 。,生态学基础实验,1.1将样品用清水、去离子水洗净，晾干或拭干。1.2将晾干的鲜样切碎、混匀，称取样品于高速组织捣碎机的捣碎杯中，加适量蒸馏水或去离子水，开动捣碎机捣碎12min，制成匀浆。对含水量大的样品，如熟透的西红柿等，捣碎时可以不加水或把过多的水分置于另一器皿，待捣碎完后混合均匀；对含水量少的样品，可以多加水。,生态学基础实验,1.3对于含纤维多或较硬的样品

46、，如禾木科植物的根、茎杆、叶子等，可用不锈钢刀或剪刀切(剪)成小片或小块，混匀后在研钵中加石英砂研磨,生态学基础实验,2. 干样的制备 分析植物中稳定的污染物，如某些金属元素和非金属元素、有机农药等，一般用干样品 将采集到的植物样品根据测定项目的需要进行洗净干燥，先用自来水洗净，再用去离子水冲洗干净后将植物鲜样尽快进行干燥处理(茎杆样品可以劈开)。将样品及时进行杀青处理，即把样品放入80-90的鼓风烘箱中15-30min， 然后将样品取出摊开风干。或将样品装入布袋中在65的鼓风烘箱中烘干处理12-24h，使其快速干烘。加速干烘可以避免发霉，并能减少植株体内由酶的催化作用造成有机质的严重损失。不

47、论用什么方式进行干烘处理，都应防止烟雾和灰尘污染。,生态学基础实验,2.1磨碎过筛 经过以上处理后，将风干或烘干的植物样品在植物粉碎机中进行磨碎处理，全部样品必须一起粉碎，然后通过2mm孔径筛子，用分样器或四分法取得适量的分析样品。谷类作物的种子样品如稻谷等，应先脱壳再粉碎。注意分析项目不同要求。,生态学基础实验,当做常量元素分析时，粉碎机中含所可能污染的常量元素通常可忽略不计。如果进行植物微量元素的分析，最好将烘干样品放在塑料袋中揉碎，然后用手磨瓷研钵研磨，必要时要用玛瑙研钵进行研磨，并避免使用铜筛子，可用尼龙网筛，这样就可不致引起显著的污染。制备好的样品贮存于磨口玻璃广口瓶或聚乙烯广口瓶中

48、备用。对于测定某些金属含量的样品，也应注意避免受金属器械和筛子等污染。因此，最好用玛瑙研钵或专业不锈钢粉碎机磨碎，尼龙筛过筛，聚乙烯瓶保存。,生态学基础实验,2.2分析结果的表示 植物样品中污染物质的分析结果常以干重为基础表示(mg/kg干重)，以便比较各样品某一成分含量的高低。因此，还需要测定样品的含水量，对分析结果进行换算。含水量常用重量法测定，即称取一定量新鲜样品或风于样品，于100一105烘干至恒重，由其失重计算含水量。对含水量高的蔬菜；水果等，以鲜重表示计算结果为好。,生态学基础实验,分析与讨论,不同植物样品制备应注意些什么 为什么要分析鲜样制备与干样制备,生态学基础实验,实验九 水

49、样的采集与保存技术,生态学基础实验,水样的采集与保存技术,实验目的 1.样点的布设 2.水样的采集与保存操作步骤 4.水样的保存及运输 思考题,生态学基础实验,实验目的,通过实验让学生了解河流,湖泊的水样采集布点的原则,方法及水样的保存技术等,生态学基础实验,1.样点的布设,监测断面的布设原则 断面设置 断面垂线和采样点的设置 湖泊、水库监测垂线的布设 潮汐河流监测断面的布设,生态学基础实验,监测断面的布设原则, 在断面布设前，应首先查清监测河段内生产和生活取水口的位置、取水量;废水排放口的位置及污染物排放情况，河段水文及河床情况;支流汇入、水工建筑情况；其它影响水质及其均匀程度的因素。 监测

50、断面的布设是水体监测工作的重要环节，应有代表性，即能较真实、全面地反映水体水质及污染物的空间分布和变化规律。 断面的设置数量应根据掌握水环境质量状况的实际需要，考虑对污染物时空分布和变化规律的控制，选择优化方案，力求以较少的断面、垂线和测点取得代表性最好的样品。 断面位置应避开死水区，尽量选择顺直河段、河床稳定、水流平缓、无急流湍滩处。,生态学基础实验,断面设置,流经大、中城市或工业区等污染较重的河段，一般应设置下列三种断面： 对照断面：反映进入本地区河流水质的初始情况。设置在进入城市、工业区废水排放口的上游，基本不受本地区污染的影响处。 控制断面：主要反映本地区排放的废水对河段水质的影响，其

51、位置应设置在排污区（口）的下游，污染物与河水能较充分混合处。根据河段的污染源分布和废水排放情况，可设置数个控制断面，控制断而与排污口的距离应根据主要污染物的迁移、转化规律河水流量及河道水力特征确定 消减断面：反映河流对污染物的稀释净化情况。设置在控制断面的下游，主要污染物浓度有显著下降处。 监测河流的较大交流汇入前的河口处，湖泊、水库的出、入河口及重要河流入海口处应设置监测断面。,生态学基础实验,国际河流出、入国境的交界处应设置监测断面。对水质变化很小或沿污染源排放的废水对水质影响很小的长距离河段(如两城市间的长距离河段),根据需要适当设置控制断面。有特殊要求地区,如城市饮用水源地水产资源丰富

52、的地区、主要风景游览区、自然保护区、与水源有关的地方病发病区、严重水土流失区及地球化学异常区等的河段均应设置监测断面为取得水系或河流水质的背景值，应设置背景断面。背景断位置应符合下列要求 基本不受人类活动的影响，远离城市、居民稠密区、工业区。农药及化肥施放区、主要交通线等。一般设置在河流上游不受污染的河段或接近源头处。在水文地球化学异常的河段。应上、下游分别设置断面.断面位置确定后，应在岸边设立明显的固定标志物。,生态学基础实验,河流断面垂线和采样点的设置,生态学基础实验,湖（库）区的不同水域，如进水区，出水区，深水区，浅水区，湖心区，岸边区，按水体功能分别设置监测垂线。 湖（库）区若无明显功

53、能分区，可用网格法均匀设置监测垂线。 监测垂线采样点的设置一般与河流的规定相同。但对有可能出现温度分层现象者，应充作水温、溶解氧的探索性试验再定。,湖泊、水库监测垂线的布设,生态学基础实验,湖泊、水库监测垂线的布设,生态学基础实验,潮汐河流监测断面的布设,潮汐河流监测断面的布设原则与其它河流相同。设有防潮桥闸的潮汐河流，根据需要在桥闸的上、下游分别设置断面。 根据潮汐河流的水文特征，潮汐河流的对照断面一般应设在潮区界以上、若感潮河段潮波上溯的距离很长，以致远超出城市管辖河段的上游，其对照断面应设在潮流界以上、若潮流界在该城市管辖的区域之外）则在城市河段的上游设置一个对照断面。 在管辖河段内，按

54、需要设置控制断面。 潮汐河流的消减断面，一股应设在进入海口处。若入海口处于城市管辖区域外，则设在城市河段的下游。 潮汐河流的断面位置，尽可能与水文断面一致或靠近，以便取得有关的水文数据 潮汐河流监测垂线及采样点的设置与其他河流相同。,生态学基础实验,2.水样的采集与保存,采样额数的确定原则 水样的分类 水样采集 采样前的准备 采样 采样注意事项 水样现场测定与描述,生态学基础实验,采样额数的确定原则,力求以最低的采样频数，取得最有时间代表性的样品。 充分考虑水体功能、影响范围以及有关水文要素。 既要满足反映水质状况的需要；又实际可行。,生态学基础实验,水样的分类,根据研究目的的不同，所采取水样

55、可分为：综合水样，瞬时水样，混合水样，平均污水样 综合水样： 把从不同采样点采集的各个瞬时水样混合起来所得到的样品称综合水样。是获得平均浓度的重要方式。 瞬时水样： 对于组成较为稳定的水样，或水体的组成在相当长时间和相当大的空间范围变化不大，采瞬时水样即具有很好的代表性。 混合水样： 指在同一采样点上于不同时间所采集的瞬时样的混合样品，有时也叫时间混合样。 平均污水样： 对于排放污水的企业，生产的周期性影响着排污的规律性，为了得到代表性的污水样，应根据排污情况进行周期性采样。,生态学基础实验,水样采集,采样前的准备 采样计划的制定 采样器的准备 采样 采集河流、湖泊等表层水 一定深度的水 泉水

56、、井水 自来水或抽水设备的水 采样注意事项 水样现场测定与描述,生态学基础实验,水样采集采样前的准备,采样计划的制定 采样前应提出采样计划，确定采样断面、垂线和采样点，采样时间和路线，人员分工，采样器材和交通工具等。 采样器的准备 采样器与水样接触部份材质应采用聚乙烯、有机玻璃塑料或硬质玻璃。应先用洗涤剂除去油污，自来水冲净，再用10硝酸或盐酸洗刷，自来水冲净后备用。 容器的准备：采用聚乙烯塑料或硬质玻璃容器。装测金属类水样的容器，先用洗涤剂清洗，自来水冲净，再用10硝酸或盐酸浸泡8小时 ，用自来水冲净，然后用蒸馏水清洗干净。装测有机物水样的容器，先用洗优涤剂清洗，再用自来水冲净，然后用蒸馏水

57、清洗干净。贴好标签备用。,生态学基础实验,采样 采集河流、湖泊等表层水可用适当的容器从上方直接采集，注意不能混入浮于水面上的物质。一定深度的水可用直立式或有机玻璃采水器；泉水、井水可在涌口处采集，有停滞水的必须等新水更替后采集；自来水或抽水设备的水应放水数分钟后不规则采集。,采样注意事项 采样时不搅动底部沉积物。 采样时应保证采样点位置准确。必要时可用GPS定位。 洁净的容器在装入水样前，应先用该采样点的水冲洗3次，然后装入水样。并按表1要求加入相应的固定剂，填写标签。,生态学基础实验,采样注意事项,待测溶解氧的水样应严格不接触空气，其它水样也应尽量少接触空气。 认真填写水样采样记录表，用硬质

58、铅笔在现场 记录，字迹应端正、清晰，项目完整。 应保证采样按时，准确、完全。 采样结束前，应仔细检查采样记录和水样，若有漏采或不符合规定者，应立即补采或重来。 水样现场测定与描述 水温、 pH值、溶解氧、透明度、电导率、水样感观指标的描述、水的颜色、水的气味、水文参数、气象参数。,生态学基础实验,3.水样的保存及运输,水样保存 为得到准确的实验结果，水样采集后应尽快进行分析，为尽量避免水样发生变化，在尽可能缩短运输时间的同时，必须采用相应的保存方法，以控制物理、化学、生物因素的影响。因此往往采取冷藏或冷冻保存、加入化学保存剂保存等 对添加剂的要求：待测金属元素的水样，采用优级或分析纯试剂。 水

59、样的运输 水样运输前应将样品容器内、外盖盖紧。装箱时应用泡沫塑料或波纹纸板间隔，以防运输途中破损。运输时应有押运人员。水样交化验室时，双方应在送样单上签名。,生态学基础实验,思考题,1.水样采集应注意哪些问题？ 2.不同环境水样采集的布点原则是什么？,生态学基础实验,实验十水体溶解氧的测定,生态学基础实验,水体溶解氧测定,一、意义 溶解在水中的分子态氧称为溶解氧。天然水的溶解氧含量取决于水体与大气中氧的平衡。溶解氧的饱和含量和空气中氧的分压、大气压力、水温有密切关系。清洁地面水溶解氧一般接近饱和。由于藻类的生长，溶解氧可能过饱和。水体受有机、无机还原性物质污染，使溶解氧降低。当大气中的氧来不及补充时，水中溶解氧逐渐降低，以至趋近于零，此时厌氧菌繁殖，水质恶化。废水中溶解氧的含量取决于废水排出前的工艺过程。一般含量较低，差异很大。,生态学基础实验,严重污染水体,生态学基础实验,污染水体,生态学基础实验,污染水体,生态学基础实验,清洁水体,生态学基础实验,清洁水体,生态学基础实验,二、实