水體初級(jí)生產(chǎn)力的測(cè)定

(1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/span>

①了解測(cè)定水體生態(tài)系統(tǒng)中初級(jí)生產(chǎn)力的意義和方法。

②以黑白瓶測(cè)氧法為例學(xué)習(xí)測(cè)定水體初級(jí)生產(chǎn)力的原理和過程。

(2)實(shí)驗(yàn)原理。生態(tài)系統(tǒng)中的生產(chǎn)過程主要是植物通過光合作用生產(chǎn)有機(jī)物的過程，起主要作用的是浮游植物。在光合作用與呼吸作用兩個(gè)過程中，在單位時(shí)間、單位體積內(nèi)所生產(chǎn)的有機(jī)物量，即為該生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)力。測(cè)定水體初級(jí)生產(chǎn)力*通行的方法是黑白瓶測(cè)氧

法：黑瓶?jī)?nèi)的浮游植物，在無光條件下只進(jìn)行呼吸作用，瓶?jī)?nèi)氧氣將會(huì)被逐漸消耗而減少，而白瓶在光照條件下，瓶?jī)?nèi)植物進(jìn)行光合作用與呼吸作用兩個(gè)過程，但以光合作用為主，所以白瓶中的溶解氧量會(huì)逐漸增加。光合作用的過程可以用下列化學(xué)反應(yīng)式來表示：

6CO?+12H₂O→C₆H₁₂O?+6H₂O+6O?

其簡(jiǎn)化式為

CO₂+H₂O→[CH₂O]_n+O?

由反應(yīng)式可以看出，氧氣的生成量與有機(jī)物的生成量之間存在著一定的當(dāng)量關(guān)系，所以可以通過測(cè)定瓶中溶解氧的變化，用O₂量間接表示生產(chǎn)量，也可以將O₂量轉(zhuǎn)換成C量，從O₂量轉(zhuǎn)換成C量的轉(zhuǎn)換系數(shù)是0.375。因此通過測(cè)定水體中溶解氧的變化可間接測(cè)量水體初級(jí)生產(chǎn)力。

(3)實(shí)驗(yàn)材料。溶氧儀、照度計(jì)、電導(dǎo)率儀、采水器、透明度盤、黑白瓶、水桶、pH計(jì)、洗瓶、洗耳球、乳膠管、濾紙、卷尺、曲別針。

(4)實(shí)驗(yàn)步驟。

①本實(shí)驗(yàn)可以在室內(nèi)大水族箱內(nèi)進(jìn)行模擬，也可以到現(xiàn)場(chǎng)(湖或河)中進(jìn)行。

②掛瓶，用采水器采0～1m深度的水樣(采樣深度可分別取0.00 m、0.05 m、0.10 m、0.15m、0.20m、0.25m、0.30m、0.35 m、0.40m、0.50 m、0.60 m和1.0m),裝滿實(shí)驗(yàn)瓶，灌水時(shí)要使水滿溢出2～3倍的量。每組3個(gè)實(shí)驗(yàn)瓶(瓶的容積通常為125～300 mL),其中一瓶水應(yīng)立即進(jìn)行溶氧測(cè)定(為IB瓶),測(cè)定原初溶氧量，另一白瓶(為L(zhǎng)B瓶)與另一黑瓶(為DB瓶)裝滿水后掛入與采水相同深度的水層中，放置一定時(shí)間后(通常是4 h,也可到24 h)便從水體中取出，用溶氧儀分別測(cè)定黑瓶、白瓶的溶解氧(先測(cè)黑瓶，再測(cè)白瓶)。

③采樣的同時(shí)做好測(cè)定點(diǎn)水溫、透明度、pH值、水深、電導(dǎo)等水質(zhì)狀態(tài)參數(shù)的測(cè)定記錄。野外工作還要詳細(xì)記錄當(dāng)天的天氣情況，如晴、陰、雨、風(fēng)向、風(fēng)力等，以備實(shí)驗(yàn)分析時(shí)參考。

④在野外測(cè)定時(shí)，要選擇晴天。在室內(nèi)進(jìn)行時(shí)，水族箱應(yīng)放在靠窗戶位置，或加人工光源。不論室內(nèi)或室外，均可用照度計(jì)定時(shí)測(cè)定光照度。

(5)數(shù)據(jù)記錄與處理。

①溶氧量單位均用mg/(L·h)表示。

呼吸量(R)=IB-DB

總生產(chǎn)力(PG)=LB-DB

靜生產(chǎn)力(PN)=LB-IB

式中：IB為原初溶氧量；LB為白瓶溶氧量；DB為黑瓶溶氧量。

②各水層日生產(chǎn)力的計(jì)算方法：

PG₁[O₂(mg)/L*d]=PG×每日光周期時(shí)間/暴露時(shí)間

③水柱日生產(chǎn)力的計(jì)算方法：水柱日生產(chǎn)力指的是1m2水面下，從水表面一直到水底整個(gè)柱形水體的總生產(chǎn)力。可用各水層日生產(chǎn)力算術(shù)平均值累計(jì)法計(jì)算，即

PG₂[O₂(mg)/L*d]=PG×每日光期時(shí)間/暴露時(shí)間×10³×水深(m)

式中：103為體積濃度，mg/L,換算為mg/m3的系數(shù)。

④假設(shè)全日24h呼吸作用保持不變，計(jì)算日呼吸量：

R[O₂(mg)/L*d]=PG×24/暴露時(shí)間(h)×103×水深(m)

⑤計(jì)算日凈生產(chǎn)力：

PN[O₂(mg)/L*d]=日PG-日R

⑥將O₂量轉(zhuǎn)換成C量：假設(shè)符合光合作用的理想方程(CO_:+H_:O-CH.O+.)將O₂生產(chǎn)力的單位轉(zhuǎn)換成固定碳的單位：CO₂+H₂O→CH₂O+O₂,則

日PM[O₂(mg)/L*d]=日PN[O₂(mg)/L*d]×12/32

【注意事項(xiàng)】

①開始取的水樣中若溶解氧過飽和，則應(yīng)緩緩地給水樣通氣，以除去過剩的氧，并重新測(cè)定溶解氧。

②黑白瓶分別懸掛在與取水樣相同的水深位置，調(diào)整這些瓶子，使陽(yáng)光能充分照射。一般將瓶子暴露幾個(gè)小時(shí)，暴露期為清晨至中午，或中午至黃昏，也可清晨至黃昏。