初级生产力牛浩

吉林化工学院环境科学与工程专业环境生物学设计性实验院系:资源与环境工程学院班级：环境科学与工程1301姓名：牛浩指导老师：邹继颖学号：1310338102不同水体（水质）初级生产力的比较（吉林，吉林，吉林化工学院，牛浩，132022）摘要：通过黑白瓶测氧法测定水体溶解氧的变化计算出水体初级生产力，对比分析不同水体初级生产力可以知道，光照是一方面影响水体生态系统中水生植物尤其以水中浮游植物为主体的植物群落的因素。关键词：黑白瓶；初级生产力；光照；因素Differentwater(water)thecomparisonofprimaryproductivity(Jilin,Jilin,Jilininstituteofchemicalindustry,NiuHao,131022)Abstract:byblackandwhitebottleofoxygenmeasurementmethodcalculatedthechangesofdissolvedoxygenwaterwater,primaryproductivity,comparativeanalysisofdifferentwater,primaryproductivity,canknowthelightisontheonehandaffectthewaterecologicalsysteminaquaticplantsespeciallyphytoplanktoninthewaterasthemainbodyoftheplantcommunity.Keywords:blackandwhitebottles,primaryproductivity,illumination,factors前言：水域生态系统中的生产过程主要是植物群落通过光合作用生产有机物的过程，植物通过光合作用，将太阳能转化为生物能，吸收二氧化碳，转化为有机碳并释放出氧气的过程，称为初级生产。通过比较一段时间内有无光照的条件下，水中氧气浓度的差别，可计算出植物光合作用形成的初级生产量[1-2]，适应于水生生态系统的黑白瓶法,主要是对含氧量进行测定,1927年,T.Gaarder和H.H.Gran首次将这种方法用于海洋生态系统生产量的研究,这种方法现在已得到了广泛应用。用黑白瓶测氧法研究初级生产力的原理是黑瓶（套上黑布袋或用涂漆等其他方法遮光使玻璃瓶完全不透光）内植物在无光条件下只进行呼吸作用，瓶内氧气将会减少；白瓶（完全透明的玻璃瓶）在光照条件下，瓶内植物进行光合作用与呼吸作用，但以光合作用为主，白瓶中的溶解氧一般会明显增加。假定光照条件与黑暗条件下的呼吸作用强度相等，就可根据挂瓶曝光的时间及黑白瓶中的溶解氧的变化计算出光合作用与呼吸作用的强度。1材料与试剂1.1实验仪器250ml具塞碘量瓶、恒温培养箱、20L细口瓶1.2实验试剂氯化钙溶液、三氯化铁溶液、硫酸镁溶液、磷酸盐缓冲溶液、稀释水、硫酸锰溶液、碱性碘化钾—叠氮化钠溶液、浓硫酸、0.5%淀粉溶液、0.0250mol/l重铬酸钾标准溶液、0.1mol/l硫代硫酸钠标准溶液、0.01mol/l硫代硫酸钠标准使用溶液（该溶液在使用前稀释标定）2实验步骤2.2水样采集选择有代表性的区域设定采样点，用采水瓶采集不同层次的水样。每组取5个碘量瓶，包括黑瓶（DB瓶）2个、白瓶（LB瓶）2个和原初瓶（IB瓶）1个。每次采水量应足够充满各瓶。冲水时动作要谨慎，将虹吸管插入瓶底，使瓶内空气从底部由水替换出来，并且当试剂瓶充满后应使水样溢出瓶体的3～4倍，以保证各瓶中溶解氧与采水瓶中溶解氧一致。其中原初瓶应立即进行水中溶解氧的固定，带回实验室后分析其溶解氧，此为初始氧含量。2.3水样稀释首先要根据水样中有机物的含量来选择适当的稀释比，如果对水样的性质不了解，需要做三个以上的稀释比。先用酸性高锰酸钾法测定水样的化学需氧量，把所得的数除以3，既得最低稀释比。一般情况下，污染严重的水样，稀释比为0.1~1.0%；普通或沉淀过的污水稀释比为1~5%；受污染的河水，稀释比25~100%。按照选定的污水稀释比例，用虹吸法先把一定量的污水引入1000ml量筒中，再加入所需量的稀释水，用特制的搅拌器搅拌，然后用虹吸法将此溶液引入两个同一编号的溶解氧瓶中，到充满后溢出少许后盖严，注意瓶中不能有气泡，加上封口水，另取两个同一编号的溶解氧瓶，加上稀释水，作为空白，每个稀释比各取一瓶测定当时的溶解氧，另一瓶放入培养箱，在20±1℃下培养5天，在培养过程中每天加入封口水，从开始放入培养箱算起，经过5昼夜后，取出水样测定剩余的溶解氧。2.4溶解氧测定用虹吸法把水样转移到溶解氧瓶中，并使水样从瓶口溢出10s，然后用1ml定量移液管插入液面下加入1ml硫酸锰溶液；用2ml移液管加入2ml碱性碘化钾，盖好瓶盖，勿使瓶内有气泡，颠倒混合数次，静止，等棕色沉淀降到一半时，颠倒混合数次，待沉淀重新沉降到瓶底后，轻轻打开溶解氧瓶盖，立即用移液管插入液面下，加入1.5~2.0ml浓硫酸，小心盖好盖，颠倒混合至沉淀物完全溶解为止，若没完全溶解，可继续加入少量的浓硫酸，但是不能溢出溶液，然后放置暗处5min，用移液管移取上诉溶液100.0ml于250ml锥形瓶中，用0.01mol/l硫代硫酸钠标准使用溶液滴定至溶液呈微黄色，加入4滴淀粉溶液，用硫代硫酸钠继续滴定至蓝色褪去为止，记录用量。3数据处理取3个溶解氧瓶一个放在暗处2h，一个放在阳光照射下2h，另一个直接测定溶解氧，测定结果如下：表1硫代硫酸钠消耗量滴定前（ml）滴定后（ml）消耗量（ml）黑瓶11.120.49.3白瓶19.629.910.3未处理9.519.49.9根据公式：DO（mg/L）=C×V×8×1000/100V为滴定水样时消耗的硫代硫酸钠的溶液体积mL；8为氧（1/2O）的摩尔质量，g·mol－1；100为所取水样的体积，mL；c为标定好的标准硫代硫酸钠的浓度，mol/1可知，表2溶解氧（mg/L）黑瓶白瓶未处理7.448.247.92总生产量=白瓶溶解氧量-黑瓶溶解氧量净生产量=白瓶溶解氧量-初始瓶溶解氧量呼吸作用量=初始瓶溶解氧量-黑瓶溶解氧量表3生产力（mgO2/L）总生产量净生产量呼吸量0.80.320.484结果讨论水中的溶解氧含量主要取决于空气中的氧气溶解，水体中水生植物的光合作用等，同时受到温度、光照、水深等外界环境因子的影响[3]。水体的初级生产力由浮游植物、着生藻类、水生维管束植物和自养细菌构成[5]，包括总初级生产量和净初级生产量，根据表3可以知道，由黑白瓶测得溶解氧的数据求得水体的总生产量和净生产量，可以知道光是限制水体生产力的其中一个因素，光通过影响水生植物的光合作用强度进而影响水体的初级生产力，而且查资料可以知道除了光以外，二氧化碳、水、温度、营养物质都是影响初级生产力的因素，而水域生态系统限制因素包括：光、二氧化碳、温度、营养物质。初级生产力不仅是水体生物生产力的基础和食物链的第一环节，而且总体上可以反映水体渔业生产潜力的基本参量[4]和整个水体生态系统的稳定性和未来的发展趋势。结合叶绿素a、浮游植物密度与初级生产力之间的相关性研究，浮游植物的生物量（或现存量）与其生产量之间存在着一定的正相关.浮游植物的初级生产力高低反映当下水体中浮游植物生物量大小，应用初级生产力指标推断藻类数量变化以或发生水华的最大可能性在夏季参考文献[1]国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法[M].第四版.北京:中国环境科学出版社,2002:88-672.[2]万丹，吴应光.黑白瓶测氧法测定大宁河白水河段初级生产力[J].环境科学与技术，2013，36（12M）：246-266.[3]汪益嫔，张维砚，徐春燕等.淀山湖浮游植物初级生产力及其影响因子[J].环境科学，2011，32（5）：1250-1256.[4]陈静.郭村水库初级生产力及渔产潜力研究[J].安徽农业科学，2011,39（7）：4032-4033.[5]RedfieldAC，KetchumBH，RichardsFA.Theinfluenceoforganismsonthecompositionseawater［A］.In：HillMN.TheSea［C］.NewYork：JohnWiley，1963.26-77.