不同群落环境中生态因子的观测与测定

2007年 3月

大连理工大学环境与生命学院

一 . 实验目的及要求

1.了解测量光照强度、气温、蒸发量、降雨量及土壤理化性质常用仪器的工作原理、构造特点、安装要求、使用及一般维护方法。

2.了解和掌握不同生态环境中主要生态因子的时空变化规律，认识生物与环境的相互作用。

植物群落由于形成独特的群落环境，叶子对光的吸收、反射和散射，植物群落内外的太阳辐射、气温、空气湿度、土壤温度和质地等的变化与群落外不完全相同。本实验将选择农田植物群落（或者林地、草地等），并以裸地为对照，在群落内部和外部各随机确定 1 － 2 个测点，从早到晚每隔一定时间进行观测和测定，并对其内部和外部相对应环境的生态因子进行比较。

二 . 实验原理

1. 生态因子的定义 生态因子 (ecological factors) 是指对生物生长、发育、生殖、行为和分布有直接影响或间接影响的环境要素。

生态因子

光 照 温 度 水 分 其他相关生物食 物

二 . 实验原理

2. 生态因子的分类

主要类型

气候因子 土壤因子 地形因子 人为因子生物因子

二 . 实验原理

二 . 实验原理

3.具体实验内容生态因子的测定

光照强度的观测

土壤温度的测定

土壤 pH 的测定

土壤有机质的测定

土壤中全氮的测定

土壤中磷的测定

大气降水的观测

蒸发量的观测

土壤理化性质的测定

空气温度和湿度的测

定

三 . 实验材料、设备及仪器

光照强度的观测 照度计

大气降水的观测 虹吸式雨量计

１ . 实验设备

三 . 实验材料、设备及仪器

１ . 实验设备

空气温度和湿度测定 空气温湿度监测记录仪

三 . 实验材料、设备及仪器

土壤理化性质的测定 : 土壤采样器，土壤筛 , 土壤温度计， pH计，磁力搅拌器，消煮炉、半微量定氮蒸馏装置，半微量滴定管，土壤样品粉碎机，土壤筛 , 分析天平，镍（或银）坩埚，高温电炉，分光光度计，玛瑙研钵。

１ . 实验设备

三 . 实验材料、设备及仪器2.实验试剂的配置

实验试剂配置

pH的测定 全磷的测定 有机质的测定全氮的测定

pH 4.01 标准缓冲溶液称取 105 ℃烘干 2h的邻苯二甲酸氢钾 10.21g，用蒸馏水溶解，稀释至 1000ml。在 20 ℃时， pH值为 4.01。

pH 6.87 标准缓冲溶液称取磷酸二氢钾 3.39g和无水磷酸二氢钠 3.53g溶于蒸馏水中，加水至 1000ml。在 25 ℃时， pH值为 6.87。

三 . 实验材料、设备及仪器土壤 pH值测定

pH 9.18 标准缓冲溶液称取 3.39g四硼酸钠（ Na2B4O7·10H2O ）溶于蒸馏水中，加水至 1000 ml。此溶液在 25 ℃ 的 pH值为 9.18。

无二氧化碳蒸馏水将蒸馏水置烧杯中，加热煮沸数分钟，冷却放在磨口玻璃瓶中备用。

三 . 实验材料、设备及仪器土壤 pH值测定

三 . 实验材料、设备及仪器

硫酸： ρ=1.84g/ml，化学纯；

10mol/LNaOH溶液：称取 210g NaOH （化学纯）于 500ml 烧杯中，加入 200ml 无 CO2 蒸馏水，不断搅动，加水至 500ml，并于塑料试剂瓶中密闭保存；

2% 硼酸溶液： 20g H2BO3 （分析纯）溶于 1L

水中，制成硼酸溶液。

土壤中全氮的测定

H2BO3—甲基红—溴甲酚绿混合指示剂： 0.5g溴甲酚绿和 0.1g甲基红溶于玛瑙研钵中，加入少量 95％乙醇，研磨至指示剂全部溶解后，加 95％乙醇至100ml，制成甲基红—溴甲酚绿指示剂。使用前，每升硼酸溶液中加 20ml甲基红—溴甲酚绿指示剂，并用稀酸或稀碱调节至红紫色（ pH值约为 4.5）。指示剂用前与硼酸混合，此试剂现用现配，不宜久放。

三 . 实验材料、设备及仪器土壤中全氮的测定

混合加速剂： 100g K2SO4 （化学纯）、 10g

CuSO4·5H2O (化学纯 ) 、和 1g Se粉混合研磨混匀，使其通过 80目筛，贮于瓶中 ;

0.005mol/L硫酸标准溶液：先配制 0.05mol/L

H2SO4 溶液（配制方法为每升水中注入 3ml 浓

H2SO4 冷却，充分混匀），标定后稀释 10倍。

三 . 实验材料、设备及仪器土壤中全氮的测定

氢氧化钠： 分析纯；

无水乙醇：分析纯；

10％ 碳酸钠溶液： 10g无水碳酸钠，溶于水后，稀释至 100ml，摇匀；

三 . 实验材料、设备及仪器全磷的测定

5 ％ 硫酸溶液：吸取 5ml 浓硫酸（ GB625， 95.0%～ 98.0%， ρ=1.84g/ml）缓缓加入 90ml 水中，冷却后加水至 100ml；

3mol/L H2SO4 溶液：量取 160ml 浓硫酸缓缓加入到盛有 800ml 左右水的大烧杯中，不断搅拌，冷却后，再加水至 1000ml；

三 . 实验材料、设备及仪器全磷的测定

二硝基酚指示剂：称取 0.2g 2,6-二硝基酚溶于100ml水中；

5g/L酒石酸锑钾溶液：称取化学纯酒石酸锑钾 0.5g溶于 100ml水中 ;

钼锑抗显色剂：称取 1.5g抗坏血酸（左旋，旋光度+21～ 22º）溶于 100ml钼锑贮备液中。此溶液有效期不长，宜用时现配。

三 . 实验材料、设备及仪器全磷的测定

磷标准贮备液：称取经 105℃ 下烘干 2h的磷酸二氢钾0.4390g，用水溶解后，加入 5ml浓硫酸，加水定容至1000ml，该溶液含磷 100mg/L，放入冰箱可供长期使用；

硫酸钼锑贮备液：量取 126ml浓硫酸，缓缓加入到400ml水中，不断搅拌、冷却。另称取经磨细的钼酸铵10g溶于温度约 60 300ml℃ 水中冷却。将硫酸溶液缓缓倒入钼酸铵溶液中，再加入 5g/L酒石酸锑钾溶液 100ml，冷却后加水稀释至 1000ml，摇匀，贮于棕色试剂瓶中；

三 . 实验材料、设备及仪器全磷的测定

5mg/L磷（ P ）标准溶液：准确吸取 5ml磷贮备液，放入 100ml容量瓶中，加水定容。该溶液用时现配。

无磷定性滤纸。

三 . 实验材料、设备及仪器全磷的测定

K2Cr2O7 标准溶液：准确称取 150.0g

K2Cr2O7( 分析纯 ) ，加入 500ml蒸馏水，加热使其溶解，冷却后用蒸馏水定容至 5000ml；

(NH4)Fe(SO4)2 溶液：称取160.0g(NH4)Fe(SO4)2 溶于水中，加入 40ml浓硫酸 (ρ=1.84g/ml)，定容至 4000ml；

AgSO4: 研成粉末；

三 . 实验材料、设备及仪器土壤有机质的测定

0.4mol/L K2Cr2O7-H2SO4 溶液：称取 K2Cr2O7

39.23g，溶于 600一 800 ml水中，待完全溶解后加水至 1L。将此溶液转移人 3L大烧杯中；另取1L比重为 1 ． 84的浓 H2SO4 ，分多次慢慢地倒人K2Cr2O7 水溶液内，并不断搅动，为避免溶液急剧升温，必要时可放在冷水浴中操作。

二氧化硅：粉末状

三 . 实验材料、设备及仪器土壤有机质的测定

邻菲啰啉指示剂：称取 1.485 g邻菲啰啉和 0.692

g (NH4)Fe(SO4)2 溶于 100ml水中，形成红棕色络合物，储存于棕色瓶中；

5mg/L磷（ P ）标准溶液：准确吸取 5ml磷贮备液，放入 100ml容量瓶中，加水定容。该溶液用时现配。

三 . 实验材料、设备及仪器土壤有机质的测定

四 . 实验步骤

１ . 光照强度的观测

选择植株生长均匀、高低一致的地段为代表性测 点

① 先测植株高度以上的光照强度

②

　最后测地面植株基部光照强度

注意：测量时注 意保持照度计感应面水平

③ 再测 2/3植株高度处的光照强度

最后测地面植株基部光照强度

四 . 实验步骤

２ . 大气降水的观测

注意：雨量计 自记钟 24h 内时间差不超过 5 分钟

调正雨量计虹吸 位置

定时更换记录纸

定时读取降水量、记录

①

②

③

四 . 实验步骤

３ . 蒸发量的观测　　观测前 一天向蒸发器内定时（ 20:00点）注入清水，20mm清水做为原量， 24h后进行观测，记录蒸发器内 剩余水量。

24h蒸发量＝原量－余量＋ 24h内的降水量

　　如果蒸发器内 剩余量为 0 ，则应考虑加大原量至 30mm，并重新测量。

四 . 实验步骤４ . 空气温度和湿度的测定

选择植株生长均匀、高低一致的地段为代表性测 点，在群落内选择 3 － 4 个测点，每个测点处测量 高度应以植株高度为参照，可选择 150cm、 2/3株高及地表处三个代表高度，并在群落外对应高度处测量空气温度和湿度。

分析群落内外空气温度和湿度时空 变化特征。

四 . 实验步骤5.土壤理化性质的测定

　 土壤温度的观测 深度选择距离地表 0cm、 10cm、20cm、 50cm、 100cm、 150cm等 6 个深度，了解农田耕作深度及冻土层上下的温度状况。

其他理化性质 (pH值、全氮、全磷和有机质 )测定分 别取深度为距离地表 0 － 5cm、 20－ 25cm、50－ 55cm、 100－ 105cm等 4 个深度，土壤 采集后按照土壤分析 技术规定进行储存和预处理，并配制相应的试剂，按要求进行分析，并记录和整理测试结果。

五 . 实验结果记录及整理

1.绘图表示采样点，并分别给采样点命名；

2.分别对各采样点的监测数 据进行记录整理，包括记录时间、采样时间、分析结果等；

3.根据测定 结果，对各生态因子的时空变化规律进行归纳总结。

六 . 思考题

上述不同样地各生态因子的变化规律的原因是什么 ?