&&&&&&PDF文档下载
游客快捷下载
会员登录下载
下载资源需要3元
邮箱/手机号：
您支付成功后，系统会自动为您创建此邮箱/手机号的账号，密码跟您输入的邮箱/手机号一致，以方便您下次登录下载和查看订单。
支付方式：
已注册用户请登录：
当日自动登录&&
合作网站一键登录：
2:本站资源不支持迅雷下载,请使用浏览器直接下载(不支持QQ浏览器)
3:本站资源下载后的文档和图纸-无水印,预览文档经过压缩，下载后原文更清晰&&&
合肥市森林土壤呼吸特点及其影响因子
安徽农业大学学报，)：393肥市森林土壤呼吸特点及其影响因子 周海莲，孙 刚，张 凯，徐小牛 (安徽农业大学林学与园林学院，合肥230036) 摘要：对合肥市安徽农业大学校园水杉林和蜀山森林公园马尾松林土壤呼吸进行比较研究，揭示了两林分 土壤呼吸与气温、地温、土壤含水量等影响因子之间的关系。位于市区的安徽农业大学校园水杉林土壤呼吸速率 日均值为0．8O～1．59 m～·s～，近郊森林公园的马尾松林为0．85—4．49 m～·s～；两林分的土壤呼吸 存在显著差异(P<0．000 1)。 关键词：土壤呼吸；土壤水分；温度；城市环境；城市森林 中图分类号：$731．2 文献标识码：A 文章编号：of al—U 30036) n to an to of on he of ．80— 1．59 ．85～4．49 s～in 壤呼吸作为土壤碳的主要输出途径和重要的 大气，对其进行精确测定已成为全球变化研 究中的关键问题之一。土壤呼吸及其影响因素的研 究，是预算全球碳素平衡和变化潜在效应的基础，并 且在目前全球温暖化的背景下，土壤呼吸与温室效 应之间正反馈关系势必影响到未来陆地生态系统功 能与全球变化的趋势。土壤呼吸是指土壤释放过程…，它包括植物根系呼吸和异养呼吸(土壤 微生物及土壤动物呼吸)。影响土壤呼吸的因素很 多，概括起来包括生物因素和非生物因素两大方面， 其温度被认为是控制土壤呼吸的主要因素。有关土 壤呼吸的研究已有较多报道 ，但是就城市森林土 壤呼吸的研究却很少。作者就合肥城市森林土壤的 呼吸特点进行研究，旨在探讨城市森林土壤呼吸的 主要控制因素。 1试验地概况 本试验选择位于市区的安徽农业大学校园水杉 (u 林和 近郊蜀山森林公园的马尾松(林为研究对象，设置固定样地(10 m×10 m)。水杉林位于校园南侧，靠近长江西路，林地凋 收稿日期：2009金项目：国家自然科学基金项目()资助。 作者简介：周海莲(1981一)，女，硕士研究生；徐小牛(1961一)，男，博士，教授，博士生导师。 通讯作者(E—94 安徽农业大学学报 2009正 落物层明显但不发达，林下植被仅有草本植物，其覆 盖度约80％，土壤呈弱碱性。马尾松林位于西郊森 林公园大蜀山西北坡中部，系20世纪50年代末营 造的人工林，近20年来没有人为经营，林下植被发 育较好，特别是大量灌木生长，并有草本植物，凋落 物层发育较好。土壤是辉长岩风化母质上发育起来 的黄棕壤，土层较厚，质地粘重，呈弱酸性。 2研究方法 2．1土壤呼吸的测定 于月，利用400定期测定土壤表面的量。测定时尽量选 取晴朗天气，于观测前1天，在试验地随机布置5个 内径10．8 4．5 土壤环 压入土中2 减少布置土壤环对土壤环境的影 响。测定时每小时测1次，5次重复，取平均值。与 此同时，用针测定10 点取样测定土壤 10 外，观测期间在两林分内 ● 暑 ● g 糌 誊 ∞ ● g ● 吕 褂 皆 熊《 菩 二 g 瓣 蚩 还布设了纽扣自记温度计，观测地表温度变化。 2．2数据分析 采用003、土壤呼吸速率与温度之间的关系采用指数模型模拟 R = 为土壤呼吸速率， 为气温，0为温度 为0℃时的土壤呼吸速率，3结果与分析 3．1土壤呼吸的日变化 在本试验期间，两林分土壤呼吸的所示。安徽农业大学校园水杉林土壤呼吸速率的 最大值壤呼吸速率基本上 随着测量时间变化呈上升趋势，最大值出现在下午 16：00，其变化范围为0．59—2．30 m～·s～； 日平均最低值出现在3月，其日变化表现上升午后 略有下降，变化幅度小(0．38 —0．95 I．m～·s )。7月土壤呼吸速率的1．96倍。5月和11月的水杉林土壤呼吸值差不 多，但5月的变化幅度明显比11月要大。 ● ’g ● g 料 营 壹篓； ● 吕 ● 目 斟 营 琶 口 ．殳 崔 2 亏 们 董 鲁 专 刍 2 暑口011_霜邑∞2 10力 叠口0 葛一臣；0 葛一36卷3期 周海莲等合肥市森林土壤呼吸特点及其影响因子 395 从整体上看，蜀山马尾松林土壤呼吸速率13均 值要比校园水杉林大。马尾松林土壤呼吸日平均最 大值出现在5月，最大瞬时值出现在早上9时，变化 范围为2．57～5．67 g~m～·s～；日均最低值出 现在3月，其日变化基本呈上升趋势，变化值为 0．77～0．91 s～；5月土壤呼吸均值是3 月的4．98倍。其次，蜀山马尾松林土壤呼吸在11 月和7月也较高，11月的日变化不明显，而7月整 体上呈现上升趋势，但在午间出现低值。在观测的 一年时间里，校园水杉林土壤呼吸速率日均值为 0．8O～1．59 p,m～·s (最低值在3月份，日平 均值为0．80 p~m～·s～；最高值在7月份，日平 均值为1．59 p．m～·s )；蜀山马尾松林为 0．85—4．49 p,m～·s (最低值在3月份，日平 均值为0．85 p~m～·s～；最高值在5月份，日平 均值为4．49 p,m～·统计分析显示两地土 壤呼吸速率差异显著(P<0．000 1)。 g · 口 趸墨 蒌量 譬 球 3．2土壤温度对土壤呼吸的影响 根据同步测定的土壤呼吸速率和土壤10 数据，校园水杉林土壤呼吸速率与土壤温度呈显 著相关关系 ，拟合得到： =0．304 7 e ( =0．713) 然而，指数模型不能很好地描述蜀山马尾松林 土壤呼吸与土壤温度的关系，随着土壤温度的变化， 土壤呼吸变化不甚明显(图2)。说明土壤温度是影 响水杉林土壤呼吸的主要因素，而蜀山马尾松林土 壤呼吸受土壤温度的影响较小。这可能与马尾松林 群落结构较复杂，在季节周期中土壤温度变化不甚 明显，或许是根系呼吸影响、林下植物生长情况等因 素 ， 。 另外，两林分土壤呼吸速率与地表土温之间没 有显著的相关性(图3)。表明地表温度不是影响城 市森林土壤呼吸速率的主导因子。 吕 · 已 要喜 嘉 譬 磷 图2水杉林(o)和马尾松林(●)土壤呼吸速率与土壤温度的关系 o)in )in 三 瓣 蕾 缎c 吾 誊 图3水杉林(O)和马尾松林(●)土壤呼吸速率与地表土温的关系 o)in )in ．3土壤含水量对土壤呼吸的影响 蜀山马尾松林土壤含水量远高于校园水杉林土 壤，土壤呼吸前者也是大于后者，但这并不能说明土 壤含水量和土壤呼吸的关系，在整个生长季期间，两 林分土壤含水量变化较小，土壤含水量和土壤呼吸 不存在指数相关(图4)，二次方程能反映出两者之 害 安徽农业大学学报 2009焦 间的关系。相关关系不显著，二次方程表达式如下。 校园水杉林： Y=一0．052 3x +2．340 607．R =0．368 3 8 · 盘 重量 莹 誉 鳢f 蜀山马尾林： Y=一0．004 7x +0．285 588 7．R =0．293 3 式中，表示10 0．1 0．2 0．3 0．4 0．5 土壤含水量，％4水杉林(o)和马尾松林(●)土壤呼吸速率与土壤含水量的关系 o)in )in 小结与讨论 土壤呼吸具有强烈的时空变异性 ，其中13变 化也很剧烈。研究认为土壤呼吸的变化是由于气温 和地温的变化引起的 m ，温度变化可能间接引 起土壤微生物和植物根系生理活性不同而导致土壤 呼吸速率的差异，生物因素对土壤放的影响 也能导致土壤呼吸出现差异。许多研究得出土壤呼 吸和温度之间具有显著的相关
本文（合肥市森林土壤呼吸特点及其影响因子）为本站会员（龙凤呈祥）主动上传，金锄头文库仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对上载内容本身不做任何修改或编辑。
若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私，请立即阅读金锄头文库的“”【网址:】，按提示上传提交保证函及证明材料，经审查核实后我们立即给予删除！
温馨提示：如果因为网速或其他原因下载失败请重新下载，重复下载不扣分。
分享当前资源【合肥市森林土壤呼吸特点及其影响因子】到朋友圈，您即可以免费下载此资源！
微信扫一扫分享到朋友圈
操作提示：任选上面一个二维码，打开微信，点击“发现”使用“扫一扫”，即可将选择的网页分享到朋友圈
您可能感兴趣的------------------------------------------------------------------------------------------------------
元price_share
&|&&|&经营许可证（）(C) by Sichuan Goldhoe Inc. All Rights Reserved.《植物呼吸速率的测定》
实验十一微量检压法测定植物的呼吸速率呼吸作用是植物重要的生命活动之一，呼吸速率是植物生命活动强弱的重要指标，测定方法很多，本实验练习使用瓦氏微量呼吸(WArBurgResPIroMeTer)测定呼吸速率的技术。【原理】瓦氏呼吸计检压法的原理是在一密闭的、定温定体积的系统中进行样品气体压力变化的测定。当气体被吸收时，气体分子数减少，则压力降低。相反，当产生气体时，则压力上升。压力的变化可以用微量检压计测出，并可据此计算气体吸收或释放的数量。由于在呼吸过程中吸收氧气和产生二氧化碳是同时进行的，所以从压力计上所观察到的压力变化是氧的吸收量和二氧化碳释放量的总结果。若在反应瓶中加入碱液(如氢氧化钾)，则呼吸时所产生的二氧化碳被碱吸收。因此，可由压力的变化计算出氧的吸收量。如果需要测定组织放出CO2量时，则用水代替KOH，与用KOH测定时的结果相减，计算出组织放出的CO2量。图11-1压力计与反应瓶A.压力计B.压力计支架0.15mm处刻度1.侧管2.侧管塞3.侧管塞挂钩4.中央小室5.反应瓶6.压力计左臂7.压力计右臂8.三通活塞9.压力计侧臂10.Brodie氏液11.橡皮管12.调节螺旋测定绿色组织呼吸作用时，必须在黑暗中进行，防止光合作用的干扰。WArBurg微量呼吸计，不仅用以研究有机体的呼吸作用和发酵作用，而且可以研究与O2或CO2气体交换有关的其他反应，如光合作用，酶的活性等。【仪器构造】瓦氏呼吸计由两部分组成：一部分是恒温水槽和震荡装置，另一部分是反应瓶及与之相连的压力计。1.压力计和反应瓶(图11－1)玻璃制的压力计和与其相连的反应瓶是瓦氏呼吸计的主要部分。压力计用厚壁玻璃制成，内径常等于1MM，整个压力计呈“U”型。左管末端稍微扩大，似漏斗状，与大气相通。右管上方具有三通活塞(8)，稍向下后分出支形管，有磨口接头与反应瓶连接。压力计左右两管均有0～30CM刻度，两管往下汇集成一短管，其上套一节一端被玻璃棒塞着的橡皮管，内盛压力计液。借压在上面的螺旋12来调节压力计液柱的高度。压力计固定于金属板上，插在振荡装置上，使反应瓶完全浸入恒温水槽。反应瓶视实验需要有各种类型，最常用的反应瓶带有一侧管(3)，是盛放酶作用基质或测定试剂之用。瓶底镶有玻璃中央小管(4)，为放置吸收CO2的碱液之用。反应瓶侧管用具有气门的小塞子塞紧。测定时必须注意塞子的气门，若需要向反应瓶通气时，气门向外，不需通气时，气门向内，使反应瓶不与外界相通。反应瓶由磨口瓶口与压力计相连，用弹簧或橡皮圈通过两侧的小刺状突起系牢。压力计液常用BrodIe氏液。BrodIe氏液制备如下：NACl23g，胆酸钠5g溶于500Ml蒸馏水中，另加少许染料(如甲烯蓝、靛洋红等)使溶液着色，并加数滴浓麝香草酚的酒精溶液作防腐剂。其比重为1.033，液柱高10000MM。相当于1.0PA。如无胆酸钠，可用牛磺胆酸盐或脂胆酸盐代替。也可以用盐酸饱和NACl溶液(0.2molHCl以NACl饱和)作为压力计液，其压力按P0＝760×13.6P算出，P为HCl饱和NACl溶液的比重。2.恒温水槽和震荡装置放置瓦氏呼吸计水槽的基本要求是能够保持恒定的温度(灵敏度±005℃)，并能使反应瓶充分摇动。恒温水槽有各种类型，最普通的是长方形水槽，两边各放7个呼吸计，用一往返运动装置使呼吸计摇荡。另一类型是圆形水槽，呼吸计可以围绕水槽圆周放置，沿水槽作弧形往返运动，可使温度更易维持恒定，读数也较方便。恒温水槽内有电热器、继电器、温度调节器及搅拌器来控制温度恒定。震荡装置用电动机带动。有的呼吸计在水槽内还装有日光灯，在测光合作用或用CO2抑制呼吸时常使用。【试剂】20％KOH溶液；0.1mol／L磷酸盐缓冲液。【方法】1.材料的准备。取马铃薯块茎，洗净切成两半，用直径为5～8MM的打孔器穿取圆柱形材料，切去皮下0.5～1mm处的部分，圆片厚度为0.2cm，一共切取30片；用蒸馏水冲洗两次，放入小锥形瓶中，加入蒸馏水，放置24h以达恒定(每2h用橡皮球通气一次)，取出切片，用滤纸吸干表面水分，分成3份，每份10片。2.清洗压力计及反应瓶(见附注1)，测定反应瓶体积(见附注2)，橡皮管内装入BrodIe溶液，将橡皮管装在压力计上，再将压力计连同橡皮管固定于金属板上。3.启动恒温控制器，调节水浴温度至实验所需值，按实验要求填写检压记录表(见步骤8)。4.向反应瓶放入处理后的材料10片，加入磷酸盐缓冲液3mL蒸馏，再用小块滤纸卷成筒状，放入中央小管内，滤纸不能高出管口，吸取0.3mL20％氢氧化钾，加入中央小管内(切勿使氢氧化钾溢出中央小管外，有时可在小管口上涂以凡士林)。5.由于试验期间水浴温度和室内气压或多或少会发生变动，而引起反应瓶内压力发生很大的改变，故在测定的同时必须用另一套压力计和温压计，以校正误差，用作温压计的反应瓶内放3.3mL水和大致等于测定组织体积的玻璃球，如温压计左臂液面上升，则表示反应瓶温度升高，压力加大，必须将升高数加到其他测定数上，如液面下降，则需减去此下降数。6.用凡士林将各连接处涂好，将反应瓶连在压力计上，用弹簧(或橡皮圈)固定，并将三通活塞通向大气。将压力计固定在振荡板上，反应瓶浸入水中2/3，检查各接口处是否连接严密，绝不能漏气。打开压力计右臂活塞，振荡15min，以使反应瓶内外温度达到平衡(测定前将温度调到30℃)。调节压力计右臂液面至150mm处，准确地记下压力计左臂的液面高度，关闭三通活塞，记下时间，开始振荡(80次/min)。30min后停止振荡，将右臂液面仍调节至原处(150mm)，迅速记录下左臂液面高度，通气5min，重复实验，取其恒定数值。7实验完毕，打开三通活塞，关闭电源，将压力计移至压力计支架上，取下反应瓶，然后取出马铃薯切片，用滤纸吸干表面水分，称重。或用排水法求得材料的体积。8记录反应瓶体积(Ml)：材料重量(g)：材料体积(Ml)：溶液体积(Ml)：测定温度(℃)：表11－1呼吸速率测定结果记录表（压力计读数：MM）材料马铃薯温压计瓶号1234开始时间：11∶50终止时间：12∶54h13∶48h开始时间：12∶50终止时间：结果计算(1)反应瓶常数的演算组织吸氧量(X)＝K×H(11－1)式中H：压力计读数变化数值；K：反应瓶常数；X：放出或吸收气体的量(以μl表示，1μl＝10－3Ml)。为了求得反应瓶常数，必须进行如下演算：设X为所求的气体体积(标准状况下)以微升(μl)表示；H为压力计读数，以毫米(MM)表示；V0为反应瓶中气体体积(包括压力计的连接玻璃管到150MM止)；Vｆ为反应瓶中液体体积；P为开始时反应瓶中气体的压力，实际上即是某待测气体的分压力；P0为标准压力，即5PA760MM汞柱(P0＝1×104MMBrodIe氏溶液)；表示；R为温度T时的水蒸气压力；T为水槽的温度，以α为气体在反应瓶中的溶解度(当压力为1.0PA760MM汞柱，温度为T时)(表11－2)。根据气体定律公式：PVT=P′V′T′（11-2）反应瓶内气压为P－R，体积为Vg，变成标准状况则为：(P-R)VgT=P0V′273所以，V′＝Vg273T(P-R)P0但这时也有部分气体溶于液相内，其数量为：Vfa=(P-R)R0表11-2下O2与CO2的溶解度温度（℃）α值O2CO2温度（℃）α值O2CO.440.181.880.371.340.591.310.861.830.151.360.480.910.830.490.200.080.610.400.-020.-400.592因为α是P0时的溶解度，故反应瓶内实际的压力为(PR)时，溶解度为：[α(P-R)P0]，所以实验开始时，待测气体的体积(X1)为反应瓶内气相中的气体与液相中气体体积之和。X1＝Vg273T×（P-R)P0+Vfα(P-R)P0（11-3）气相液相实验结束时，反应瓶内气体数量发生改变，而引起压力改变H(MM)，若气体被吸收则H为负，若气体被放出则H为正。现假定气体被吸收，那么反应瓶内气体压力为(P-R-H)，此时气体体积(X2)换算成标准状况为:X2＝Vg273T×(P-R-h)P0+Vｆα(P-R-h)P0（11-4）气相液相因此，实验时间内，气体被吸收的量(X)为开始时气体体积(X1)减去结束时的气体体积(X2)。X＝[Vg273T×（P-R）P0＋Vｆα（P-R）P0]－[Vg273T×(P-R-h)P0＋Vｆα(P-R-h)P0]＝Vg273T×hP0＋Vｆα＝(Vg273T+VfαP0)×H（11-5）因Vg、Vｆ、T、α、P0全为已知数，故(Vg273T+VfαP0)以K表示，称反应瓶常数。所以：X＝K×H(见式11－1)现设：反应瓶体积为30P0＝10000MM，Vｆ＝3所以869Ml，材料体积为03Ml，Vg＝Ml，瓶中液体为355-33＝27019Ml3Ml，α＝0027，T＝30℃，K＝27.019×.3×0.00＝244注意：反应瓶体积由毫升转化为微升(μl)乘以1000。(2)呼吸速率的计算呼吸速率(呼吸强度)以每小时每克鲜重材料吸收O2微升数表示。例如，材料重为05g，反应时间为05H，H＝20MM，反应瓶常数K＝244，则吸收O2的量为K×H＝2.44×20＝48.8μl每小时每克鲜重材料吸入O2量为：48【附注】1仪器洗涤测量体积的压力计和反应瓶必须清洁，洗涤方法如下：(1)压力计在压力计“U”形管下口8×10.5×μ1连一段橡皮管，用弹簧夹夹紧，将压力计开臂上端与泵相连，打开活塞自压力计磨口接头处抽入重铬酸钾—硫酸洗液，浸泡数小数后，打开弹簧夹排出洗液，自来水冲洗干净，再相继抽入蒸馏水、丙酮，使压力计迅速干燥。注意：当室温过冷时，由于骤然抽入的冷水与洗液相混产生高热，易使压力计的厚壁毛细管膨胀不均而炸裂。(2)反应瓶先用无铅汽油除去反应瓶口的油脂，然后用不超过60℃的热肥皂水或洗涤剂液浸泡，取出后用自来水、蒸馏水冲洗干净，若仍不清洁，可再用重铬酸钾—硫酸洗液浸泡12～24H，或在通风橱中以60℃1∶1的硫酸—硝酸混合液浸泡30～60Min，取出用自来水冲洗，然后置于稀碱(氢氧化钠5g／L)中片刻，再用自来水、蒸馏水冲洗干净，于50℃烘箱中烘干。(3)2反应瓶体积的测定一般常用的方法为汞称重法。即将汞充满反应瓶至压力计闭臂零点处(150mm、200mm或250MM)的空间，称出这段空间的汞重，根据V＝M／d(M：重量；d：汞密度)算出反应瓶体积(表11－3)，条件不具备可用水代替汞进行测定。汞测定法又可分为一次测定法和二次测定法。(4)表11－3不同温度下水银的体积温度（℃）每立方厘米Hg之重量（g)每克Hg之体积（cm3)温度（℃）每立方厘米Hg之重量（g)每克Hg之体积（cm3)....71213.5.........................)二次测定法在压力计磨口接头约1CM处系一圈棉线，然后在反应瓶内装满纯净的汞，用弯曲小玻璃棒赶走气泡，操作时尽量避免用手握反应瓶，以免水银温度图11-2二次法测定反应瓶体积时压力计位置示意图上升造成误差。把反应瓶与压力计接上，使汞达到压力计磨口接头上高约1CM处。汞量过多或过少可用吸管移走或加入汞来调节。移动棉线圈，使恰好与汞柱液面相切(勿再使线圈改变位置)，用毛笔刷掉反应瓶外沿的汞珠，取下压力计，立即将温度计插入反应瓶内，测量汞的温度。压力计闭臂上端用橡皮管连一小漏斗，倒入汞，用手自下而上地捏橡皮管，赶走管内气泡。打开活塞使汞流入压力计中，上下调节压力计的倾斜度，使汞的一端达到零点(150mm或250MM处)，然后前后转动侧臂，使汞的另一端与所系棉线记号相合(图11－2)，再次检查汞柱一端是否仍在零点处，若有移动则再微微调整压力计，使汞充满从记号到零点处，关闭活塞，倾斜压力计，使汞全部自压力计“U”形管下口处流至已知重量的称量瓶中，合并反应瓶内的汞，称重。若压力计内尚留有汞珠，可用滴管橡皮头打气，小心将汞全部移至称量瓶内，分次称重，如此重复2～3次，使误差不超过01％，取其平均值计算体积。(2)一次测定法同前法将反应瓶内装满汞，赶走气泡，在压力计磨口接头处涂一薄层凡士林。将反应瓶与压力计接起来，反应瓶中多余的汞挤入压力计支管中，用橡皮圈系牢，将压力计的闭臂上端用橡皮管连一小漏斗，同前法倒入汞后打开活塞，使汞流入闭臂，稍微震动压力计或上下移动小漏斗，调节汞的位置，使其达零点(即150mm或250MM处)，立即关上闭臂上的活塞。将橡皮管取下并夹住管口，倒出活塞上端多余的汞，反应瓶及压力计外部所挂的汞珠用毛笔刷掉，将反应瓶和压力计内的汞倒入已知重量的称量瓶内称量,与此同时测定汞的温度。如此重复2～3次，使误差不超过0值计算体积。【注意事项】1汞为毒品，它的比重很大，转移或倾倒时一定要小心，切勿溅出或掉在桌上和地1%，取其平均上，体积测定应在大瓷盘中进行，万一汞落在地缝无法收集时，可撒一些硫磺粉。2测定体积所用的汞应十分纯净，否则可用干净的橡皮管一端连小漏斗，另一端连一小段毛细玻璃管，在小漏斗上铺上滤纸，在滤纸中央扎一小孔。汞通过滤纸小孔及毛细管变成细滴，滴入装有30％硝酸的量筒中。汞通过硝酸溶液至底部，最后倾出硝酸，用自来水、蒸馏水洗至中性，用滤纸吸取汞表面的水分，即可使用。
第卷第期廊坊 师 范 学 院
学报年月小 子篮法
验 中的实点两
说明玉杰,刘世 常民廊坊师范学
院 生物系 河
廊北坊摘要在“小篮子 法
呼吸速率”的 实 中,学生 验对常计 公算式和 滴 定
点终产 生疑问文章 编 号一文就 章 做此 出 说明一关一键 词吸速呼率摩尔滴定终点变色中图 分类文号 献标
识码植 物 呼 吸速
率测的 定 教是 大 纲学中 定规的 教 学 内 容验
设 科 计学、,也是学 生 深人
植 呼 物吸
用作 的一项重
要实 、操作便简,但 学生初
接次触对其 中 的 一些 实验 环 节 ,实现验可象 能会所迷有惑而目前
国 内 流 行 较一的些
验 教实 材 未则有
任何解 释 文
拟该实对验作
说充明实原验理因此 可
实 验 后 不仍理
解的情 况本在提 旨学高生
系统深地人理解实本验选 择
的料材为 发
用利几,种子,,并 煮死以小
呼 过 吸程释
放的,实验结 后束用草 酸滴残 定的留空 白从和样
消 耗草酸 溶 液
之 差即 可 计 算 呼 出 过吸程
的放,量一 插孔人 燥干 管,骤步取带有 孔 三橡皮 塞有 样 品 的
篮挂小于 橡 皮
下塞广口 瓶 个一一插人孔温度一计,另一孔 供
定滴 用装瓶装内人吸呼液?溶 小后 用,时 酞 做 酚指示剂表,以。。滴定?,消耗记为量终时点溶 液 颜 色 由红 色
为 无变以 色沸水 煮 死 的 小麦 芽
的上操作空对 照白。消耗。一?量记为时间。计算 公式说明呼吸强度?物植织组
推 导 和 解释,。于 由数 多 教材 中对式公 致 使学生 对 算公 计 不 解式现说
如 下明剩余由以上两个
反 映可 以 看
的 量 是一定 的 ,与间之,与量多 几摩,尔之间
进 等摩行尔
反应 剩余则 必少相 量同。的 ‘即?如果
吸 过呼 程 放 中 出为摩尔数故消耗 的。量也 必少
同 相摩的 数尔所以说。与 当相于之间
是也等 摩尔 发 生 化 的变众。溶液 中含六赢,,,石扁,故收稿 日
简者介一一,一刘玉杰女,河北泉人平廊师 坊范 学院生物 系
助 实 验师可理知少耗消,溶液 相 当
于多 呼 出而 是不
到刚 点 时终 的理
想的 纯 色白,所以一。表呼代过程吸 出放,量‘该 实验 另中
个一初 学者让常迷
点 终颜变色 成淡 粉 红色滴 定 点 过 终几 秒钟
颜色由 白色和出 现该 现 象 的原 因
生 成 盐和溶 液 的 ℃指剂示
色 变 围范、关有饱 和 水 溶
液的、值其一室温该为验 实酸
到得 含成 在因两种 盐
的 和饱 水 溶液处一是一与反生应 滴 过定程 中
反加应的电离 常数的电离 常数一、”一、处故忽略。一第二 步 水 解护所 ,以此盐 溶 液 存
解 水平 衡一一③
①②一式 此平衡
数常因「处‘一仁」一「〔处」一」将 代 ③ 人②式 」〔因得“」处一仁匆」一一〕一〕」一」一十〕一浓 积度 常数?水 的一 离 子
仁数一?故式 表 明①?匆处一?〔一一⑤④」?一〕一将⑤
人代④ 整 得理?一」“处处一一将匆‘一〕二,一匆一一”’ 代人⑥得
仁一“一丫一一、一’,一指示剂 变 色 范
选 用指示 剂
显为红色示,酞酚,,其色变 范围为一〕即一酚 酞〔显示
无色,〕而 本 验实中,溶液 终最 达 水解 平 衡
实际值为,间之,于 基以上分 析显 无色 明示显的 无 色我们 对 该验 中实出现
的 变色 现象作 如下
解释一到 达在
定滴终点,时后最 一酸液 滴的加人,
使 溶 得 中剩液 余 的被, 中,和因而
使溶液值短时 间
接 内近中,性低于此 溶时液但, 由 盐于
的 水解溶值液 快很 恢复 到导 溶 液 致颜
色 既 是 不明显的
红 色又是不而显
为示一 种过
颜渡色修 订上本参册 考 献〔 涂文大正 物 植 理 学,生淡 粉—红东北色师
出 学 社版,【〕长春「 〕高胜利郭秋平基
化 实学 验〔 〕 西安无化 学机陕 西科 学技 术
社,,武汉大学「京北等教高育
出社版一,下转第页对眼睛 的 刺 激三 代性 毒性研究、吸毒性呼、、慢性毒性 、天和年 的喂试饲验、、三 致试 验致畸、致变突、癌、小鼠致,评估 等 项各试
性验 毒 性等
问题野 生动 物 性研 究 在毒人体
植 物 体内的
谢 研 究 代每日容 许 摄
人 量经 有关 门部核 审 登 注记册
因此只 要 合理 使 用 即
高农药 毒 不也 该发
中生事故毒和
慢鱼毒性,、药农的残
用 在后 农产 品上 或
环境 所中残
的留药量 这是 一
个随 时 间
而渐逐 降 低的 量变
种 各 药 都 有农一 定的
许 残允 留标准
严格按照 农
药安 全 使
用标 要准 求药 作 施 物 和农产
品 的 上农 药 残就 留 不会超出 其
产通 品 常称为 农
不超标是 安全
污境 是 指 染农 在 药环 境土
水大 中气的
大负荷 量超
值 始 引发 开环质境量 ,,,、,、,才
为 发认生 了
问 题染 有许
多药农 在土 壤
环境水中能够通 过 环 境 的
明 在残 证留
药 对 环 境 还农有 些 某积 极的影响 如刺 激
物根作系发育
等 可见 并 非 凡是 使 用了 农
生 物 药 叫农 但 不 好 叫座 上 以 报据 道年 代 初世 界 农 药
已达 世纪 美元 亿其 除中草
药 农 的草剂 的除销
额 不售足 万美
而 且元 品种 甚 少 生 物 农
药 中的 植
农物 药 抗生 素 农药 昆 虫 信
素 等 用息量也 不
大约为 亿美
活 物 体农药 和昆
虫天 敌的 商
品 属 性 存在
改 进 从目农 前 药的
农 物药将 占 有 农药 的
主 体缺 乏
有 依 力据 年的主
曾明确指编
在出今 后 年 生内 物农药 取
学化 农 药是不 可 能 的 也
认为 化 学
重要是 植的 手保段
后 今年 仍内,发生
质变 化,的洁 能力 而 渐逐降
低最 到大 荷负
以“下”,,,,,,,,、、,,,,需是要 的 生
药农 和化 学
药 都 是农防治
农有 害生业物 的工
具用,各有 长所,我 们 应 结具 体合 防 治对象,、 优择,使提倡科
农药,强 化农药 审批的、登 记管 理
工作作好农药 的残 留 测检市 监督 管理场努力消除农药
现出 的 负面
响参 文 考献〔 沈 寅月 〕初
陈 【 翼胜〕 【 豫屠钦 ,张一宾“生物农药〔 北 京〕化 学工业 出版 社”,衅,,郑硕中国有
「物北京科 学出
社版,正确认
识化 学农 药 的
问题物植保
护「一一,一,,,,,,,,?即接上卜页第一”一,仃一一 ,,’,一一心即
植物光合与呼吸速率的测定红外线CO2吸收法一、实验目的光合作用是地球上最重要的生命现象，它是唯一能把太阳能转化为稳定的化学能贮藏在有机物中的过程，是维持地球上物质循环的关键环节，也是农作物产量形成的决定性因素。在植物科学研究中，经常需要测定光合作用。在光合作用（及呼吸作用）测定方法的发展过程中，曾经有过多次革新，其中包括测定干物质积累的称重法，测定CO2吸收（和释放）的滴定法，测氧气释放的检压法和氧电极法等。与这些方法相比，红外线气体分析仪堪称较先进的方法。它不但快速、准确，而且可将测定信号变为电信号输出，便于仪器的自动化和智能化。 一、实验原理红外线CO2气体分析仪（IRGA）工作原理：当红外光经过含有CO2的气体时，能量就因CO2的吸收而降低，降低的多少与CO2的浓度有关，并服从朗伯—比尔定律。即红外线经过 CO 2气体分子时，其辐射能量减少，被吸收的红外线辐射能量的多少与该气体的吸收系数（ K ）、气体浓度（ C）和气体层的厚度（ L ）有关，可以用下式表示：E = E 0 e -KCL式中： E 0：入射红外线的辐射能量； E：透过的红外线的辐射能量。一般红外线 CO 2 气体分析仪内设臵仅让 4.26μm 红外线通过的滤光片，其辐射能量即 E 0 ，只要测得透过的红外线辐射能量（ E ）的大小，即可知 CO 2 气体浓度。本实验中：IRGA 是测定 CO 2 浓度的专用仪器，不能直接测定植物叶片的光合速率，必须根据 IRGA的性能和测定目的，将 IRGA与同化室组成一定的气路系统，才能进行叶片光合速率的测定。常用的气路系统有密闭式和开放式两种（本实验采用密闭式）。1、密闭式气路系统：被测植物或叶片密闭在同化室中，不与同化室外发生任何的气体交换，同化室内的 CO 2浓度因光合作用而下降，或由呼吸作用而上升，可用 IRGA 测定同化室内 CO 2 浓度的下降值或上升，计算光合速率或呼吸速率。 二、仪器闭路光合的工作原理为：由两根气路管在叶室和红外线CO2分析仪之间连通形成回路进行气体的循环，在叶片的光合作用吸收CO2放出O2的过程中达到对CO2浓度降低的测量，从而计算出植物光合作用速率等数据。原理图如下：图3-3-1、GXH-3051红外线CO2气体分析仪图
闭路光合的工作原理图开路光合的工作原理为，由单根导气管在红外线CO2分析仪与叶室之间连通，形成开路。在开路光合测量时，通入的气体浓度必须是已知的（如P1=500ppm），当数据采集完成后，读出的数据（设为P2），那么由仪器读数在光合作用前后的变化值就是植物光合作用所吸收的CO2的量（设为P光合）。即： P光合=P1-P2开路光合的光合速率测定公式为：Pn?273(C1?C2)?F?P0.?S(273?t)式中各字母代表的参数与闭路光合时一样，F代表气体流量。工作原理图如下图
开路光合测量工作原理图三、实验材料甜菜和丁香等植物的叶片（活体）。四、实验步骤1、 按仪器使用说明书要求将气路系统的各部分连接起来，打开气室。2、 接通电源，打开红外仪电源预热15min，表头显示的数据为残留在样品室中的CO2的气体浓度值。预热过程中气泵开关应处在关闭的位臵上。3、将仪器后面板的切换阀旋到左侧的调零位臵上，打开气泵电源，约1min后，数显表头的显示值趋向零点附近，调节红外仪前面板“调零”旋钮，显示在“零点”位臵。4、跨度校准：关上气泵的开关，将仪器后面板的切换阀旋到右侧的测量位臵上，将标准气以1.2L/min的流量与仪器的“进气口”相连，使标准气通入仪器内，约1min左右，待显示值稳定以后，旋下跨度电位器上的保护盖，调节跨度旋钮使显示CO2浓度与标气浓度一致。 5、 将待测叶片放入同化室（气室），密闭后当CO2浓度稳定下降时，开始测定，读取开始的CO2浓度值C1，开始计时，CO2下降至C2（约下降20～30ppm），终止计时，记录C1、C2、Δt（或确定从测定开始到结束所需时间），测定结束后测量叶片的面积（气室面积）。 6、 计算净光合速率：Pn??C?V273P???t?S?22.3﹣2﹣1上式中，Pn－光合速率（单位μmol·m·s）；ΔC－CO2浓度落差C1-C2（ppm：uL/L）；Δt－测定时间（S）；S－叶片面积（单位m2）；V－同化室（包括气路系统）体积（单位L：0.07L）；t－同化室的温度；P－大气压（单位Mpa）。系统容积是闭路光合中很重要的一项参数。它的值包括了叶室体积、气路管容积和红外线分析仪里气室容积的总合，即V系统容积=V叶室体积+V气路管容积+V分析仪气室容积 该仪器的系统容积为0.07L。7、呼吸速率测定：叶室用遮光布（由红、白、黑布叠缝而成）遮光。方法同上。表1-1 植物光合速率呼吸速率测定记录表五、注意事项1、密闭系统的最基本要求是严格密闭，不能漏气，否则无法测定。2、红外仪的滤光效果并不十分理想，水蒸气是干扰测定的主要因素，因此，取样器干燥管内的 CaCl2要经常更换，避免吸水溶解进入红外仪，污染分析气室，以保证测量精度，延长仪器寿命。3、实验期间，仪器使用后请立即充电，以确保后续实验正常进行。实验四 植物体过氧化物酶的测定一、实验目的：掌握用愈创木酚法测定过氧化物酶活性的方法。二、实验原理：过氧化物酶广泛颁布于植物的各个组织器官中。在有过氧化氢存在下，过氧化物酶能使愈创木酚氧化，生成茶褐色物质，可用分光光度计测量生成物的含量。三、实验材料、试剂与仪器设备1、实验仪器 722型分光光度计、离心机、秒表、电子天平、研钵2、实验试剂 愈创木酚、30%过氧化氢、20 mmol/L KH2PO4、100 mmol/L磷酸缓冲液(pH6.0)、反应混合液［100 mmol/L磷酸缓冲液(pH6.0) 50mL，加入愈创木酚28uL，加热搅拌，直至愈创木酚溶解，待溶液冷却后，加入30%过氧化氢19uL，混合均匀保存于冰箱中。3、实验材料 任何植物材料 四、实验步骤1、粗酶液的提取 称取植物(小麦叶片)材料0.1g，加20mmol/L KH2PO4 5mL，于研钵中研磨成匀浆，以10000r/min离心10分钟，收集上清液保存在冷处，所得残渣再用20mmol/L KH2PO4 5mL溶液提取一次，合并两次上清液。2、酶活性的测定 取比色皿2只，于一只中加入反应混合液3mL，KH2PO4 1mL，作为校零对照，另一只中加入反应混合液3mL，上述酶液1mL(如酶活性过高可适当稀释)，立即开启秒表，于分光光度计470nm波长下测量OD值，每隔30s读数一次。以每分钟表示酶活性大小，即以△OD470/min.mg蛋白质表示，蛋白质含量测定按Folin法进行。五、结果计算以每分钟吸光度变化值表示酶活性大小，即以ΔA470/[min.g(鲜重)]表示之。也可以用每min内A470变化0.01为1个过氧化物酶活性单位(u)表示。过氧化物酶活性[u/(g.min)]=?A470?VTW?VS?0.01?t式中：ΔA470——反应时间内吸光度的变化。 W——植物鲜重，g。
VT ——提取酶液总体积，mL。Vs ——测定时取用酶液体积，mL。
t——反应时间，min。 六、思考题1、引起误差的原因。 2、实验数据的分析和讨论。
微量检压法测定植物的呼吸速率呼吸作用是植物重要的生命活动之一，呼吸速率是植物生命活动强弱的重要指标，测定方法很多，本实验练习使用瓦氏微量呼吸(WArBurg ResPIroMeTer)测定呼吸速率的技术。【原理】瓦氏呼吸计检压法的原理是在一密闭的、定温定体积的系统中进行样品气体压力变化的测定。当气体被吸收时，气体分子数减少，则压力降低。相反，当产生气体时，则压力上升。压力的变化可以用微量检压计测出，并可据此计算气体吸收或释放的数量。由于在呼吸过程中吸收氧气和产生二氧化碳是同时进行的，所以从压力计上所观察到的压力变化是氧的吸收量和二氧化碳释放量的总结果。若在反应瓶中加入碱液(如氢氧化钾)，则呼吸时所产生的二氧化碳被碱吸收。因此，可由压力的变化计算出氧的吸收量。如果需要测定组织放出CO2量时，则用水代替KOH，与用KOH测定时的结果相减，计算出组织放出的CO2量。 图11-1压力计与反应瓶A.压力计B.压力计支架0.15mm处刻度1.侧管2.侧管塞3.侧管塞挂钩4.中央小室5.反应瓶6.压力计左臂7.压力计右臂8.三通活塞9.压力计侧臂10.Brodie氏液11.橡皮管12.调节螺旋测定绿色组织呼吸作用时，必须在黑暗中进行，防止光合作用的干扰。WArBurg微量呼吸计，不仅用以研究有机体的呼吸作用和发酵作用，而且可以研究与O2或CO2气体交换有关的其他反应，如光合作用，酶的活性等。【仪器构造】瓦氏呼吸计由两部分组成：一部分是恒温水槽和震荡装置，另一部分是反应瓶及与之相连的压力计。1.压力计和反应瓶(图11－1)玻璃制的压力计和与其相连的反应瓶是瓦氏呼吸计的主要部分。压力计用厚壁玻璃制成，内径常等于1MM，整个压力计呈“U”型。左管末端稍微扩大，似漏斗状，与大气相通。右管上方具有三通活塞(8)，稍向下后分出支形管，有磨口接头与反应瓶连接。压力计左右两管均有0～30CM刻度，两管往下汇集成一短管，其上套一节一端被玻璃棒塞着的橡皮管，内盛压力计液。借压在上面的螺旋12来调节压力计液柱的高度。压力计固定于金属板上，插在振荡装置上，使反应瓶完全浸入恒温水槽。反应瓶视实验需要有各种类型，最常用的反应瓶带有一侧管(3)，是盛放酶作用基质或测定试剂之用。瓶底镶有玻璃中央小管(4)，为放置吸收CO2的碱液之用。反应瓶侧管用具有气门的小塞子塞紧。测定时必须注意塞子的气门，若需要向反应瓶通气时，气门向外，不需通气时，气门向内，使反应瓶不与外界相通。反应瓶由磨口瓶口与压力计相连，用弹簧或橡皮圈通过两侧的小刺状突起系牢。 压力计液常用BrodIe氏液。BrodIe氏液制备如下：NACl 23g，胆酸钠5g溶于500Ml蒸馏水中，另加少许染料(如甲烯蓝、靛洋红等)使溶液着色，并加数滴浓麝香草酚的酒精溶液作防腐剂。其比重为1.033，液柱高10 000MM。相当于1?0PA。如无胆酸钠，可用牛磺胆酸盐或脂胆酸盐代替。也可以用盐酸饱和NACl溶液(0.2mol HCl以NACl饱和)作为压力计液，其压力按P0＝760×13.6P算出，P为HCl饱和NACl溶液的比重。2?恒温水槽和震荡装置放置瓦氏呼吸计水槽的基本要求是能够保持恒定的温度(灵敏度±0?05℃)，并能使反应瓶充分摇动。恒温水槽有各种类型，最普通的是长方形水槽，两边各放7个呼吸计，用一往返运动装置使呼吸计摇荡。另一类型是圆形水槽，呼吸计可以围绕水槽圆周放置，沿水槽作弧形往返运动，可使温度更易维持恒定，读数也较方便。恒温水槽内有电热器、继电器、温度调节器及搅拌器来控制温度恒定。震荡装置用电动机带动。有的呼吸计在水槽内还装有日光灯，在测光合作用或用CO2抑制呼吸时常使用。【试剂】20％KOH溶液；0?1Mol／L磷酸盐缓冲液。【方法】1?材料的准备。取马铃薯块茎，洗净切成两半，用直径为5～8MM的打孔器穿取圆柱形材料，切去皮下0?5～1MM处的部分，圆片厚度为0?2CM，一共切取30片；用蒸馏水冲洗两次，放入小锥形瓶中，加入蒸馏水，放置24H以达恒定(每2H用橡皮球通气一次)，取出切片，用滤纸吸干表面水分，分成3份，每份10片。2?清洗压力计及反应瓶(见附注1)，测定反应瓶体积(见附注2)，橡皮管内装入BrodIe溶液，将橡皮管装在压力计上，再将压力计连同橡皮管固定于金属板上。3?启动恒温控制器，调节水浴温度至实验所需值，按实验要求填写检压记录表(见步骤8)。4?向反应瓶放入处理后的材料10片，加入磷酸盐缓冲液3Ml蒸馏，再用小块滤纸卷成筒状，放入中央小管内，滤纸不能高出管口，吸取0?3Ml 20％氢氧化钾，加入中央小管内(切勿使氢氧化钾溢出中央小管外，有时可在小管口上涂以凡士林)。5?由于试验期间水浴温度和室内气压或多或少会发生变动，而引起反应瓶内压力发生很大的改变，故在测定的同时必须用另一套压力计和温压计，以校正误差，用作温压计的反应瓶内放3?3Ml水和大致等于测定组织体积的玻璃球，如温压计左臂液面上升，则表示反应瓶温度升高，压力加大，必须将升高数加到其他测定数上，如液面下降，则需减去此下降数。6?用凡士林将各连接处涂好，将反应瓶连在压力计上，用弹簧(或橡皮圈)固定，并将三通活塞通向大气。将压力计固定在振荡板上，反应瓶浸入水中2／3，检查各接口处是否连接严密，绝不能漏气。打开压力计右臂活塞，振荡15Min，以使反应瓶内外温度达到平衡(测定前将温度调到30℃)。调节压力计右臂液面至150MM处，准确地记下压力计左臂的液面高度，关闭三通活塞，记下时间，开始振荡(80次／Min)。30Min后停止振荡，将右臂液面仍调节至原处(150MM)，迅速记录下左臂液面高度，通气5Min，重复实验，取其恒定数值。7?实验完毕，打开三通活塞，关闭电源，将压力计移至压力计支架上，取下反应瓶，然后取出马铃薯切片，用滤纸吸干表面水分，称重。或用排水法求得材料的体积。8?记录反应瓶体积(Ml)：材料重量(g)：材料体积(Ml)：溶液体积(Ml)：测定温度(℃)：表11－1呼吸速率测定结果记录表（压力计读数：MM）材料马铃薯温压计瓶号1234开始时间：11∶50终止时间：12∶54h开始时间：12∶50终止时间：13∶48h?结果计算(1)反应瓶常数的演算组织吸氧量(X)＝K×H(11－1)式中H：压力计读数变化数值；K：反应瓶常数；X：放出或吸收气体的量(以μl表示，1μl＝10－3Ml)。为了求得反应瓶常数，必须进行如下演算：设X为所求的气体体积(标准状况下)以微升(μl)表示；H为压力计读数，以毫米(MM)表示；V0为反应瓶中气体体积(包括压力计的连接玻璃管到150MM止)；Vｆ为反应瓶中液体体积；P为开始时反应瓶中气体的压力，实际上即是某待测气体的分压力；P0为标准压力，即1?0PA 760MM汞柱(P0＝1×104MMBrodIe氏溶液)；T为水槽的温度，以?表示；R为温度T时的水蒸气压力；α为气体在反应瓶中的溶解度(当压力为1?0PA 760MM汞柱，温度为T时)(表11－2)。根据气体定律公式：PVT=P′V′T′（11-2）反应瓶内气压为P－R，体积为Vg，变成标准状况则为：(P-R)VgT=P0V′273所以，V′＝Vg273T(P-R)P0但这时也有部分气体溶于液相内，其数量为：Vfa=(P-R)R0表11-2下O2与CO2的溶解度温度（℃）α值O2CO2温度（℃）α值O2CO.440.181.880.371.340.591.310.861.830.151.360.480.910.830.490.200.080.610.400.-020.-400.592因为α是P0时的溶解度，故反应瓶内实际的压力为(P?R)时，溶解度为：[α(P-R)P0]，所以实验开始时，待测气体的体积(X1)为反应瓶内气相中的气体与液相中气体体积之和。X1＝Vg273T×（P-R)P0+Vfα(P-R)P0（11-3）气相液相实验结束时，反应瓶内气体数量发生改变，而引起压力改变H(MM)，若气体被吸收则H为负，若气体被放出则H为正。现假定气体被吸收，那么反应瓶内气体压力为(P-R-H)，此时气体体积(X2)换算成标准状况为:X2＝Vg273T×(P-R-h)P0+Vｆα(P-R-h)P0（11-4）气相液相因此，实验时间内，气体被吸收的量(X)为开始时气体体积(X1)减去结束时的气体体积(X2)。X＝[Vg273T×（P-R）P0＋Vｆα（P-R）P0]－[Vg273T×(P-R-h)P0＋Vｆα(P-R-h)P0]＝Vg273T×hP0＋Vｆα＝(Vg273T+VfαP0)×H（11-5）因Vg、Vｆ、T、α、P0全为已知数，故(Vg273T+VfαP0)以K表示，称反应瓶常数。所以：X＝K×H(见式11－1)现设：反应瓶体积为30?869Ml，材料体积为0?55Ml，瓶中液体为3?3Ml，α＝0?027，T＝30℃，P0＝10 000MM，Vｆ＝3?3Ml，Vg＝30?869-0?55-3?3＝27?019Ml所以?K＝27.019×.3×0.00＝2?44注意：反应瓶体积由毫升转化为微升(μl)乘以1000。(2)呼吸速率的计算呼吸速率(呼吸强度)以每小时每克鲜重材料吸收O2微升数表示。例如，材料重为0?5g，反应时间为0?5H，H＝20MM，反应瓶常数K＝2?44，则吸收O2的量为K×H＝2?44×20＝48?8μl每小时每克鲜重材料吸入O2量为：48?8×10.5×μ1【附注】1?仪器洗涤测量体积的压力计和反应瓶必须清洁，洗涤方法如下：(1)压力计在压力计“U”形管下口连一段橡皮管，用弹簧夹夹紧，将压力计开臂上端与泵相连，打开活塞自压力计磨口接头处抽入重铬酸钾—硫酸洗液，浸泡数小数后，打开弹簧夹排出洗液，自来水冲洗干净，再相继抽入蒸馏水、丙酮，使压力计迅速干燥。注意：当室温过冷时，由于骤然抽入的冷水与洗液相混产生高热，易使压力计的厚壁毛细管膨胀不均而炸裂。(2)反应瓶先用无铅汽油除去反应瓶口的油脂，然后用不超过60℃的热肥皂水或洗涤剂液浸泡，取出后用自来水、蒸馏水冲洗干净，若仍不清洁，可再用重铬酸钾—硫酸洗液浸泡12～24H，或在通风橱中以60℃ 1∶1的硫酸—硝酸混合液浸泡30～60Min，取出用自来水冲洗，然后置于稀碱(氢氧化钠5g／L)中片刻，再用自来水、蒸馏水冲洗干净，于50℃烘箱中烘干。2?反应瓶体积的测定一般常用的方法为汞称重法。即将汞充满反应瓶至压力计闭臂零点处(150mm、200mm或250MM)的空间，称出这段空间的汞重，根据V＝M／d(M：重量；d：汞密度)算出反应瓶体积(表11－3)，条件不具备可用水代替汞进行测定。汞测定法又可分为一次测定法和二次测定法。表11－3不同温度下水银的体积温度（℃）每立方厘米Hg之重量（g)每克Hg之体积（cm3)温度（℃）每立方厘米Hg之重量（g)每克Hg之体积（cm3）.073 687 .073 888 .073 701 .073 901 .073 714 .073 915 .073 727 .073 928 .073 742 .073 941 .073 754 .073 955 .073 768 .073 968 .073 781 .073 982 .073 794 .073 995 .073 801 .074 008 .073 821 .074 021 .073 834 .074 036 .073 848 .074 048 .073 861 .074 062 .073 875 .074 075 6(1)二次测定法在压力计磨口接头约1CM处系一圈棉线，然后在反应瓶内装满纯净的汞，用弯曲小玻璃棒赶走气泡，操作时尽量避免用手握反应瓶，以免水银温度图11-2二次法测定反应瓶体积时压力计位置示意图上升造成误差。把反应瓶与压力计接上，使汞达到压力计磨口接头上高约1CM处。汞量过多或过少可用吸管移走或加入汞来调节。移动棉线圈，使恰好与汞柱液面相切(勿再使线圈改变位置)，用毛笔刷掉反应瓶外沿的汞珠，取下压力计，立即将温度计插入反应瓶内，测量汞的温度。 压力计闭臂上端用橡皮管连一小漏斗，倒入汞，用手自下而上地捏橡皮管，赶走管内气泡。打开活塞使汞流入压力计中，上下调节压力计的倾斜度，使汞的一端达到零点(150mm或250MM处)，然后前后转动侧臂，使汞的另一端与所系棉线记号相合(图11－2)，再次检查汞柱一端是否仍在零点处，若有移动则再微微调整压力计，使汞充满从记号到零点处，关闭活塞，倾斜压力计，使汞全部自压力计“U”形管下口处流至已知重量的称量瓶中，合并反应瓶内的汞，称重。若压力计内尚留有汞珠，可用滴管橡皮头打气，小心将汞全部移至称量瓶内，分次称重，如此重复2～3次，使误差不超过0?1％，取其平均值计算体积。(2)一次测定法同前法将反应瓶内装满汞，赶走气泡，在压力计磨口接头处涂一薄层凡士林。将反应瓶与压力计接起来，反应瓶中多余的汞挤入压力计支管中，用橡皮圈系牢，将压力计的闭臂上端用橡皮管连一小漏斗，同前法倒入汞后打开活塞，使汞流入闭臂，稍微震动压力计或上下移动小漏斗，调节汞的位置，使其达零点(即150mm或250MM处)，立即关上闭臂上的活塞。将橡皮管取下并夹住管口，倒出活塞上端多余的汞，反应瓶及压力计外部所挂的汞珠用毛笔刷掉，将反应瓶和压力计内的汞倒入已知重量的称量瓶内称量,与此同时测定汞的温度。如此重复2～3次，使误差不超过0?1%，取其平均值计算体积。【注意事项】1?汞为毒品，它的比重很大，转移或倾倒时一定要小心，切勿溅出或掉在桌上和地上，体积测定应在大瓷盘中进行，万一汞落在地缝无法收集时，可撒一些硫磺粉。2?测定体积所用的汞应十分纯净，否则可用干净的橡皮管一端连小漏斗，另一端连一小段毛细玻璃管，在小漏斗上铺上滤纸，在滤纸中央扎一小孔。汞通过滤纸小孔及毛细管变成细滴，滴入装有30％硝酸的量筒中。汞通过硝酸溶液至底部，最后倾出硝酸，用自来水、蒸馏水洗至中性，用滤纸吸取汞表面的水分，即可使用。【思考题】1?测定呼吸速率有何意义?2?瓦氏呼吸计检压法的原理是什么?除了用于呼吸速率测定外，还有何用途
中 国 海 洋 大 学 实 验 报 告 号 姓名：白洁 专业年级： 2014级生物科学学号： 同组者：高远 高学雨 课程： 植物生理学实验 题目：呼吸酶的简易测定法一、实验目的学习植物呼吸作用的另一种测定方法,掌握用小篮子法测定植物的呼吸作用速率.二、实验原理植物进行呼吸时放出CO2 ，测定一定的植物材料在单位时间内放出的的量CO2 ，即可测知该植物材料的呼吸强度。测定植物释放CO2的量，可利用Ba(OH) 2溶液吸收呼吸过程中释放的CO2 ，然后再用草酸溶液滴定剩余的Ba(OH)2 ，从空白和样品二者消耗草酸溶液之差，既可算出呼吸过程释放的CO2量。三、仪器试剂1.器材：广口瓶呼吸测定装置、托盘天平、碱式滴定管、温度计。2. 试剂：1）草酸溶液2）饱和氢氧化钡溶液3）酚酞指示剂3. 实验材料：刚萌发的小麦种子四、实验步骤1、取250mL广口瓶4个，用橡皮塞密封，塞下挂一尼龙窗纱制作的小篮，用于盛实验材料。装置如右图：2、称取刚萌发的小麦种子5克两份，分别装入小篮内，将小篮子分别挂在已加有饱和Ba（OH）2溶液10mL的广口瓶内，立即塞紧瓶塞，防止漏气。每隔10分钟轻轻地摇动广口瓶，破坏溶液表面的BaCO3 薄膜，以利于CO2 的吸收，反应半小时。小心打开瓶塞迅速取出小篮,加入1～2滴酚酞指示剂,用草酸溶液滴定.直到红色消失为止,记录滴定用去的草酸溶液的体积。3、另称取刚萌发的小麦5g两份，分别装入小篮内，放入加有一定体积水的250mL烧杯中，在电炉上加热煮沸10分钟，冷却后，将小篮子分别挂在已加有饱和的Ba（OH）2 溶液10mL的广口瓶内，按上述步骤进行测定，以此作为空白对照。五、数据处理六、思考题1.为什么要用煮死的幼苗来做空白试验用煮死的种子做空白对照试验是为了减小环境误差2.请列举出其他的植物呼吸速率的测定方法并评价它们的优缺点水生植物可利用溶解氧浓度测定判断呼吸速率，这是因为水中CO2浓度测定不易，而水中氧浓度测定较简单。陆生植物多采用测定密闭容器中CO2浓度的变化来确定植物呼吸速率，这是因为空气中CO2浓度的测定较为简单。七、注意事项1.将小篮挂在瓶盖下时，应避免与瓶中液体接触，否则会造成液体的损失，使所得值下降。2.注意滴定过程的终点控制，不应滴过，以免数据过大。3.打开瓶盖取出小篮时，动作要迅速。4.在将活的小麦种子放入瓶中时，应尽量快，以避免漏气。并且，应每10分钟的摇动瓶子，以利于二氧化碳的吸收。
细胞呼吸速率的测定一、酵母菌的细胞呼吸1、酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧型。反应式：需氧呼吸厌氧呼吸2、为了探究酵母菌细胞的呼吸方式，实验室为你提供了如图所示的两组实验装置。锥形瓶中盛有新鲜的含酵母菌的培养液、质量分数为10%的NaOH溶液、澄清的石灰水中的一种。另有无菌注射器和质量分数为5%的葡萄糖溶液备用。请回答下列问题：(1)根据要探究的问题，确定装置甲可用于探究酵母菌的呼吸，A、B、C三个锥形瓶中依次盛有
；装置乙可用于探究酵母菌的
呼吸，D、E锥形瓶中分别盛有
。(2)怎样保证酵母菌在整个实验过程中正常生活？(3) 实验结果：甲、乙两装置中的石灰水均变浑浊。某同学认为使装置甲中石灰水变浑浊的CO2有可能是由通人的空气带来的，而不是由酵母菌产生的。为了使实验更具说服力，你认为上图的装置甲可作怎样的改进？（材料用具可增删）
。二、植物种子呼吸方式的判断水稻种子萌发过程中（若细胞呼吸的底物为葡萄糖），若进行需氧呼吸，则既吸收O2又释放CO2，若进行厌氧呼吸，则只释放CO2。欲探究某植物种子萌发时的呼吸类型，某生物兴趣小组设置了装置1。1、装置1中发芽的种子的呼吸类型有几种可能性？2、装置1中气体体积变化代表3、假设玻璃管的截面积为1cm2，有同学实验测得着色液滴左移3cm，我们可以认为种子需氧呼吸消耗了3cm3的O2吗？为使实验结果精确，排除
等环境因素对实验结果的影响，还应设置装置2，以便校正，请在相应方框内绘制示意图。4、若要完成本实验必须同时设计装置3，请在相应方框内完善示意图。装置3中气体体积变化代表5、结果分析(1)1小时后，假设装置2液滴不动：①若装置1液滴左移3cm，装置3液滴不动，则表明所测生物
。 ②若装置1液滴不动，装置3液滴
，则表明所测生物只进行厌氧呼吸。 ③若装置1液滴左移3cm，装置3液滴右移4cm，则表明该生物
。 若细胞呼吸的底物为葡萄糖，此时需氧呼吸和厌氧呼吸消耗的葡萄糖之比为
。(2)1小时后，假设装置2液滴右移1cm：①若装置1液滴左移3cm，装置3液滴右移1cm，则表明所测生物
。 ②若装置1液滴
，装置3液滴
，则表明所测生物只进行厌氧呼吸。 ③若装置1液滴左移3cm，装置3液滴右移
，则表明该生物同时进行需氧呼吸和厌氧呼吸。(3)1小时后，假设装置2液滴左移1cm：①若装置1液滴左移3cm，装置3液滴
，则表明所测生物只进行需氧呼吸。 ②若装置1液滴
，装置3液滴
，则表明所测生物只进行厌氧呼吸。③若装置1液滴左移3cm，装置3液滴右移3cm，则表明该生物
。 若细胞呼吸的底物为葡萄糖，此时需氧呼吸和厌氧呼吸消耗的葡萄糖之比为
。6、生物呼吸作用的底物（有机物）种类及含量的差异，会导致需氧呼吸时释放的CO2体积与吸收的O2体积比发生差异，这可用呼吸商(RQ)表示：（RQ＝释放的二氧化碳体积/消耗的氧体积）。若用花生种子代替上述水稻种子，结果1小时后测得装置1液滴左移3cm，装置3液滴右移3cm，装置2液滴右移1cm，请计算呼吸商。
植物光合速率、土壤呼吸速率等因子的测定姓名
学号一、 实验目的1、 熟悉便携式光合作用测定系统和土壤呼吸测定仪的使用,并掌握植物个体叶片净光合速率、蒸腾速率测定和土壤呼吸率测定的基本方法。2、 了解植物效能的意义；熟悉植物效能仪、气孔计等仪器的使用。 3、 学习通过植物比叶面积（Specific Leaf Area, SLA）测定，植物群落叶面积指数（Leaf AreaIndex, LAI）测定，分析不同植物群落特征变化，认识不同植被群落的空间结构特征。 4、 掌握测定与分析植物群落叶面积指数与比叶面积的基本原理，熟悉实验方法与程序，了解仪器的工作原理并正确操作。二、 实验原理土壤呼吸速率及植物光合速率的测定，实验采用LCi 便携式光合仪。该仪器应用红外气体分析原理，通过精密测量输入和排除的CO2浓度差，可获得土壤呼吸作用速率和植物光合作用速率。根据叶片表面的水分的变化可获得植物蒸腾作用速率。植物的效能可通过PEA植物效能仪对叶绿素荧光感应现象的测定而测定。该仪器工作原理是当叶子处在黑暗中一段时间后，突然受到光线照射时，叶绿素立即发生荧光感应。荧光感应强度与光合作用效率密切相关。 PEA植物效能仪可以检测到微弱的荧光感应，并且通过微电脑计算出各种生理参数。对于植物冠层叶面积指数与植株比叶面积的测定，可采用LI－3000叶面积仪和LAI－2000冠层仪。它们的工作原理是LI－3000叶面积仪采用电子扫描方法，测量计算叶面积大小。LAI－2000冠层仪利用一个“鱼眼”光学传感器进行辐射测量来计算叶面积指数和其它冠层结构。冠层以上和冠层以下的测量用于决定5个角度范围内的光线透射，LAI是通过植被冠层的辐射转移模型来计算的。三、 测量地点及仪器测量地点：中山大学南校区竹园实验仪器：LCi 便携式光合仪、PEA植物效能仪、LI－3000叶面积仪、LAI－2000冠层仪等四、 实验操作1、 土壤呼吸速率的测定（1） 在竹园中选取测定地点，将不锈钢底座插入待测土壤中 （2） 将有机玻璃呼吸罩套住底座（3） 调节仪器，待其内外气体平衡后，选定“soil pot” ，再次调节达到内外气体平衡 （4） 按确定键，测定土壤呼吸速率（5） 待示数稳定后，开始读数，并记录。 2、 植物光合作用速率的测定（1） 选取竹园中龟背竹芋、苎麻两种植物进行光合速率的测定 （2） 调节仪器，待其内外气体平衡，平衡后，选定“broad”，再次调剂平衡 （3） 按确定键，分别测定两种植物的光合速率 （4） 待示数稳定后，开始读数，并记录。3、 植物效能的测定（1） 选取龟背竹芋、假臭草、苎麻三种植物作为测定对象（2） 调节PEA植物效能仪，完毕后，对植物的一个叶片进行15min暗处理（3） 测定。电极插入待测液中，读取电导率数值。同样将酸度计插入水中，测定水体pH （4） 记录。记录好各水样的电导率和pH。4、 植物冠层叶面积指数与植株比叶面积的测定1、 在竹园中选取两个植物群落，分别为竹园群落和苎麻群落2、 利用AI－2000冠层仪分别测定竹园群落和苎麻群落的LAI、SEL、DIFN3、 采集鸡蛋花、竹叶和合果芋三种植物的叶子，利用LI－3000叶面积仪分别测定三种植物的叶面积指数 4、 详细记录所测的数据五、 实验结果与分析5.1竹园中土壤呼吸强度测定表1 竹园中土壤呼吸强度测定指标 ACER-2·-1重复1 5.03重复2
5.20重复3 4.802与土壤温度、水分有关，在一定的范围内，土壤呼吸强度随土壤温度、土壤水分的升高而增大。且土壤呼吸也表现出规律性的日变化和季节性变化。在一天中土壤呼吸强度在白天较大，在夜晚较低：在一年中，土壤呼吸强度在夏季较高，在其他季节较低。5.2植物光合作用速率的测定表2植物光合作用速率的测定指标A（光合速率： μmolCO2·m-2·s-1） E（蒸腾速率 μmolH2O·m-2·s-1）龟背竹芋
1.200.50苎麻 3.4510.23结果分析：两种植物的光合速率和蒸腾速率均是在同一时间测定，结果显示龟背竹芋的光合速率、蒸腾速率均显著低于苎麻。这说明在同一群落中苎麻的初级生产率要大于龟背竹芋，相应的也会有更多的生物量。另外发现两种植物的光合速率和蒸腾速率表现出相同趋势的升降关系，因此推测植物的光合速率的增大有助于蒸腾速率的增大，而蒸腾速率的增大同样也有助于光合速率的增大，两者之间有相互促进的关系。5.3植物效能的测定表3 不同植物效能的测定序号
龟背竹芋假臭草
FoFmFv/Fm合果芋
FoFmFv/FmFo Fm Fv/Fm重复1
结果分析：各植物的三个主要荧光参数值如上表所示。Fo表示植物初始荧光产量，Fm表示植物最大荧光产量，当植物本身的生理变化如衰老和缺素、高温、低温及干旱等逆境胁迫如都能够直接或间接地降低植物的Fo和Fm。Fv/Fm表示PSⅡ量子产量，反映PSⅡ反应中心最大光能转换效率，Fv/Fm正比于光化学反应的产量，并且与净光合作用的产量密切相关，通过Fv/Fm可反映出植物对光照利用的效率。5.4植物冠层叶面积指数与植株比叶面积的测定结果分析：经测定，竹树群落的LAI为 1.50，苎麻群落的LAI为2.36，两者的叶面积标准误（SEL）分别为0.20和0.18，测定误差在可接受范围内。两个群落的LAI数值表明苎麻群落的叶面积指数较大，有更多的“挡光物体”，这反映苎麻群落中树木生长排列较为密集，竹园群落树木排列较为稀疏。另外，通过实际观察到的群落特征也与由数据分析出的相符。竹树群落的DIFN为0.268，苎麻群落的DIFN为0.129，表明竹树群落有更多的未被叶片遮挡的天空部分，即说明竹树群落比苎麻群落更空旷，这一结果与上面分析SEL时的结果相一致。表5反映不同植物的叶片特征。通过LI－3000叶面积仪可直接测定出各种叶片的面积大小，若再称量叶片的重量，则可计算出叶片的比叶面积SLA。SLA是衡量叶片光合作用性能的一个参数。是指单位叶片重量（干重或鲜重）的叶面积，但通常用干重来表示，表示叶片的厚薄。
氧电极法测定植物组织的光合与呼吸速率氧电极是为测定水中溶解氧含量而设计的一种极谱电极。目前通用的是薄膜氧电极，又称Clark电极，由镶嵌在绝缘材料上的银极（阳极）和铂极（阴极）构成，电极表面覆盖一层厚约20～25μm的聚四氟乙烯或聚已烯薄膜，电极和薄膜之间充以KCl溶液作为支持电解质。由于水中溶解氧能透过薄膜而电解质不能透过，因而排除了被测溶液中各种离子电极反应的干扰，成为测定溶解氧的专用电极。氧电极具有灵敏度高，反应快、可连续测量记录，能够追踪反应的动态变化过程等特点，因而在叶绿体及线粒体悬浮液的光合放氧和呼吸耗氧，某些耗氧或放氧的酶促反应，以及叶碎块或游离叶细胞的光合放氧等的研究上，都得到了广泛的应用。【原理】氧电极法测定水中溶解氧属于极谱分析的一种类型。当两极间外加的极化电压超过氧分子的分解电压时，透过薄膜进入KCl溶液的溶解氧便在铂极上还原：O2＋2H2O＋4e＝4OH银极上则发生银的氧化反应：4Ag＋4Cl＝4AgCl＋4e此时电极间产生电解电流。由于电极反应的速度极快，阴极表面的氧浓度很快降低，溶液主体中的氧便向阳极扩散补充，使还原过程继续进行，但氧在水中的扩散速度则相对较慢，所以电极电流的大小受氧的扩散速度的限制，这种电极电流又称扩散电流。在溶液静止、温度恒定的情况下，扩散电流受溶液主体与电极表面氧的浓度差控制。随着外加电压的加大，电极表面氧的浓度必然减小，溶液主体与电极表面氧的浓度差加大，扩散电流也随之加大。但当外加的极化电压达到一定值时，阴极表面氧的浓度趋近于零，于是扩散电流的大小完全取决于溶液主体中的氧的浓度。此时再增加极化电压，扩散电流基本不再增加，使极谱波（即电流-电压曲线）产生一个平顶。将极化电压选定在平顶的中部，可以使扩散电流的大小基本不受电压微小波动的影响。因此，在极化电压及温度恒定的条件下，扩散电流的大小即可作为溶解氧定量测定的基础。电极间产生的扩散电流信号可通过电极控制器的电路转换成电压输出，用自动记录仪进行记录。【仪器设备】用氧电极法测定溶解氧的专用仪器国内外均有定型产品。国内有上海植物生理研究所生产的简易测氧装置；新华仪表厂生产的CY-Ⅱ型测氧仪等。国外产品有英国Hansatech科学仪器公司生产的CHOROLAB1、CHOROLAB2液态氧电极等型号，美国Yellow Springs 仪器有限公司生产的YSI-53型生物氧监测仪等。现将YSI-53型生物氧监测仪的主要部件及其所需其它部件介绍如下：电极控制器：其主要作用是给电极提供极化电压；给电磁搅拌器提供工作电压；将电极电流转换成适当大小的电压输出，并通过记录仪进行记录；调节记录仪的满度等。故在其背面有电极插孔，电磁搅拌器插座，记录仪信号输出接线柱（＋、―），以及记录仪调整螺拴。面板上有电源开关及指示灯，电极选择开关（有两个电极可供选择），电极调节螺栓，指针式表头，以及测量选择开关等。电极调节螺栓用以校准电极满度；表头刻度指示待测溶液中占饱和含氧量的百分数；测量选择开关共有五档，其中零位档（AMP ZERO）零位调节螺栓供调零用，空气档（AIR）、氧气档（O2）系指测量时与溶液相平衡的气体成分。TEST A、－－－－B两档供检查电极性能用。图20-1
氧电极测定溶解氧的装置示意图1.记录仪
2.氧电极控制仪
4.隔热滤色缸
5.透镜6.电磁搅拌器
7.超级恒温水浴
9.氧电极 电磁搅拌器：由电极控制器控制。当打开控制器电源开关时，电磁搅拌器的磁棒即开始转动，带动其上反应杯中的磁性搅块转动，从而搅拌反应液。可提供400～480转/min的搅拌速度。电磁搅拌器上还附有制动器，可随时停止磁棒的转动。 标准浴器及电极固定器件：安装在电磁搅拌器的上方，水浴中装有进出水口，可与超级恒温水浴相连。标准浴器上方的盖上有四个插孔，可插入并固定四个反应杯，供盛放待测样品溶液，插入电极进行测定。电极：为一银-铂电极，装膜后被固定在一有机玻璃外套中，电极套下端稍有倾斜，使插入反应杯时能将气泡集中于一侧，并通过位于该侧与纵轴平行的沟槽排出。装膜器：可保证安装在电极上的薄膜无皱褶。自动记录仪：可用上海大华仪表厂生产的多量程自动记录仪。根据不同类型控制器改变量程。超级恒温水浴：提供循环恒温水以控制反应杯温度。光源：可用幻灯机聚光灯泡，于灯前放置方型玻璃缸，盛水以隔热，再于缸后放一聚光透镜聚光于反应杯上，使光强大于900μmol·m-2·s-1。【试剂】0.5mol/L KCl溶液；0.1mol/L磷酸缓冲液（pH6.8）；0.1mol/L 碳酸氢钠溶液。【方法】1．仪器安装（1）（1）将四个玻璃反应杯插入标准浴器上部四个孔中，分别罩以两个橡胶“O”型环和尼龙固定器，转动并固定在不锈钢螺栓下。（2）（2）将浴器线头和记录仪终端插在53型电极控制器后部的插座中。（3）（3）用乳胶管连接标准浴器和超级水浴（恒温水流应从下口进入）。（4）（4）用蒸馏水灌满恒温水浴并调到要求温度。（5）（5）用5350型装膜器把聚乙烯薄膜装到电极上。装上的膜应平整、无皱褶，膜下无气泡。然后将电极插入53型电极控制器后部的塞孔中。2．调试（1）（1）检查各部件之间连接是否正确。（2）（2）接通电源并使水浴达到要求的温度。（3）（3）关闭电极控制器电源时检查仪表的机械零点。（4）（4）打开53型控制器电源并放松磁力搅拌制动器，把选择开关旋到AMP零位档。（5）（5）将3ml空气饱和的蒸馏水和一个磁力搅块放入样品管，等待3min使温度平衡。（6）（6）制动磁块后，把电极插入样品管中，从狭槽中排出全部空气，然后放松磁块制动器。（7）（7）调整AMP零位使仪表指针指零。（8）（8）调整记录仪指针指零。（9）（9）将选择开关旋到“空气”档，电极开关旋到“电极Ι”，调整“电极Ι”调节螺栓使仪表达满度。（10）调整53型电极控制器后部“记录仪调整”档，使记录仪指针达满度。（11）从记录仪图录上观察系统稳定性，图录应无噪音，15min内漂移不大于0.5％。3．电极的标定及结果计算通常用在一定温度和大气压下被空气饱和的水中氧含量进行标定。空气饱和水中氧的含量可由手册查出（表20-1）。向反应杯中加入3ml蒸馏水，放松搅拌制动器，搅拌5min左右，使之充分被空气饱和。然后插入电极，将选择开关旋到“空气”档，按前述调试步骤9及10调节使表头及记录仪均达到满度。此时，可根据当时水温查出溶氧量。例如，若水温为25℃，由表上查得饱和溶氧量为0.253μmol/ml，所以3ml水中的总含氧量为3×0.253＝0.759μmol，记录纸上每格代表的含氧量为0.759/100＝0.00759μmol/格。在正式测定时，若加入3ml反应液并经温度平衡后，记录仪指针指在第92格，经过5min反应后，指针移到第66格，则溶液中含氧量降低值为(92～66)×0.0μmol，此即5min内的实际耗氧量。4．光合速率及呼吸速率的测定（1）材料准备
取菠菜或蚕豆等植物的功能叶，切成1cm2大小的叶块，放在注射器中加水抽气，使叶肉细胞间隙内的空气排出。然后取出一块再切成1mm×1mm的小块。（2）呼吸测定
按上述步骤调好仪器后，用蒸馏水洗净反应杯，加入3ml 0.1mol/L磷酸缓冲液，将总面积为1cm2的小块移入反应杯，电极插入反应杯，注意电极下面不得有气泡。开启电磁搅拌器和恒温水浴，经3～4min，温度达到平衡，用黑布遮住反应杯，开启记录仪，调好走纸速度，待信号稳定后，落下记录笔开始记录。记录笔向左移动约10格即可停止记录。（3）光合速率测定
测定完呼吸速率后，去掉反应杯上的黑罩，打开光源，灯光应通过盛满冷水的玻璃缸再照射到反应杯上以隔热。照光3～5min后，由于叶片进行光合作用，溶液中溶氧增加，记录笔逐渐向右移动，待信号稳定后，落下记录笔进行记录，记录笔移动约10格即可停止记录。可按照呼吸-光合-呼吸-光合的顺序重复3次。无须更换样品，但测定时间不能太长。（4）结果计算：呼吸强度（CO2mg/dm2·h）＝(a×n1×100×60)/(A×t)×(44/1000)光合强度（CO2mg/dm2·h）＝(a×n2×100×60)/(A×t)×(44/1000)a－记录纸每小格代表的氧量(μmol)，根据灵敏度标定求得；A－叶面积（cm）；T－测定时间(min)即记录纸走纸距离(mm)/走速(mm/min)；44/1000－氧气的μmol换算为二氧化碳的mg；n1－测定呼吸速率时记录笔向左走的小格数； 2n2－测定光合速率时记录笔向右走的小格数。表20-1
不同温度下水中氧的饱和溶解度【注意事项】
1.氧电极对温度变化非常敏感，测定时需要维持温度恒定。
2.样品管中不应有气泡，否则会造成指针不稳，记录线扭曲。
3.由黑暗转入照光后，光合作用有一段滞后期，需延迟数min才开始放氧。4.电极使用一段时间后，会发生污染，灵敏度下降，可用1：1稀释后的氨水清洗10～60秒，然后用蒸馏水清洗干净。5.所用膜必须无洞，无皱褶，并不能用手接触。为避免经常灌充KCl溶液，不用时可把电极头放在蒸馏水中，以防止膜内水分蒸发引起KCl沉淀。6.注意洗净样品管以消除遗留在样品溶液中的霉菌或细菌的影响。【思考题】1.1.用氧电极法测定叶碎块光合作用时，测得的数值与在空气中测定（用IRGA法）相比，是偏高还是偏低？为什么？2.用氧电极法测得光合、呼吸时，为何必须不断搅拌溶液？如果停止搅拌将会出现怎样的现象？如果搅拌速度不均匀将出现什么情况？
植物呼吸速率的测定（小笼框法）一、目的学会用小笼框法测定植物的呼吸速率。 二、材料用具及仪器药品(1) 0.05mol/L
Ba(OH)2溶液——称取15.76g纯Ba(OH)2·8H2O溶于冷开水稀释至1000ml即成。(2) 0.05mol/L (COOH)2滴定液——称取(COOH)2·2H20 6.3025 克溶于蒸馏水中，稀释至1000ml即成。2.2*为1ml 0.05mol/L 草酸相当于CO2的毫克数，该数字可以从下列反应式推算出来Ba(OH)2+CO2→BaCO3↓+H2O44从上面反应式可知：作用于1摩尔的Ba(OH)2要用去的
g的CO2。2若1000ml 0.5mol/L Ba(OH)2相当于22gCO2，那么1000ml 0.05mol/L Ba(OH)2就相当于2.2g CO2。因此，1ml 0.05mol/L Ba(OH)2则相当于2.2mgCO2，因此1ml 0.05mol/L (COOH)2相当于2.2mg CO2。（3）广口瓶、橡皮塞子、恒温箱、镊子、小笼框、酸滴定管、碱定管、漏斗。（4）1%酚酞。 三、原理在一密封的容器里，其空气中原来CO2之含量。用Ba(OH)2溶液将其吸收，然后用草酸进行滴定，即可计算出来。Ba(OH)2+CO2→BaCO3+H2O若将待测定种子装入在该密封的容器里，由于进行呼吸作用放出的CO2为Ba(OH)2溶液所吸收（从溶液中产生白色BaCO3沉淀可以看出）。然后用草酸进行滴定。根据两次（实验和空白）滴定用去草酸量之差数，即可计算出在测定时间内呼吸作用所吸收CO2的量。从而计算出所测种子的呼吸速率。 四、方法取干净的300ml广口瓶两个，并准备四个橡皮塞子如下：橡皮塞子（1）二个（公用，两孔，一孔倒插一端拉成毛细管状的玻璃管。另一孔插入玻璃棒）。橡皮塞子（2）二个（无孔，塞底钉入大头针，弯曲）。此时，还准备两个铁钞小笼框。实验开始前，打开广口瓶瓶塞，顺瓶口方向摇瓶子多次，使瓶内空气与室内空气一致。分别在一个小笼框内装入待测的材料（萌发的或没有萌发的水稻种子等），装入量以不高于小笼框高度易于流通气体为宜（萌发的水稻或小麦种子可装入100粒）。装好后把小笼框挂在橡皮塞子（2）的大头针上。实验开始时，以橡皮塞子（1）紧塞广口瓶口，拨去塞子上的玻璃棒，立即用大姆指堵住孔口，迅速插入滴定管，滴入20ml 0.05mol/L Ba(OH)2溶液，然后拨出橡皮塞子（1），把挂有待测材料的橡皮塞子（2）迅速塞紧。同样，在另一广口瓶加入同量的0.05mol/L Ba(OH)2溶液，只是小笼框中不放实验材料，作空白实验用。一切装置好后，立即把两瓶移放入30℃的恒温箱内（如作不同温度条件对呼吸速率影响比较试验：可将待测材料放于20℃以下，25℃以上等不同温度条件中），准确记录时间，不时摇动广口瓶（不能用力太锰， 以免小笼框掉下或碱液沾到小笼框上）。经30分钟后，将广口瓶子取出，拔去塞子和小笼框，迅速换上橡皮塞子（1），塞紧瓶口。如供测定的材料为萌发种子，可不必烘干，只计算其鲜重，否则应将材料烘干，称其干重。在进行滴定之前，拔去塞子上的玻璃，迅速加入1%酚酞4滴，并插入滴定管，用0.05mol/L草酸进行滴定，记下滴定时两瓶用去草酸的量，然后计算供测定材料的呼吸速率。公式如下：呼吸速率（mgCO2·g-1FW·h-1=*[空白滴定用草酸量（毫升）—呼吸滴定用草酸量（毫升）]×2.2供测材料克鲜重（或克干重）× 呼吸时间（h）五、实验结果计算所测材料的呼吸速率。 六、思考题1、实验期间，为什么要不时地摇动广口瓶？
2、本实验为什么要塞紧广口瓶的盖子？
植物光合和呼吸作用、气孔导度和蒸腾速率的测定一、实验目的和要求1、了解改良半叶法、氧电极法测定光合作用和呼吸作用的基本原理，掌握红外线CO2分析仪法测定光合作用和呼吸作用，蒸腾速率和气孔导度测定的基本原理。2、 掌握用LI-6400测定光合作用、呼吸作用、蒸腾速率和气孔导度的方法，测定光-光合响应曲线的方法。二、实验内容和原理1、熟悉仪器基本结构，及按装调试。2、以玉米和蚕豆植物为材料，用LI-6400portable photosynthesis system测定它们的光合作用、呼吸作用、蒸腾速率和气孔导度及光-光合响应曲线，分析其属于玉米或蚕豆阴叶或阳叶。 3、Principles for measuring photosynthesis and respiration6CO2+6H2O6(CH2O)+6O2① 测干重——改良半叶法：同面积光暗叶片重量差。使用三氯乙酸（TCA）涂抹在叶片叶柄处，阻断叶片在进行光合作用的时候向外输出营养物质。测定的为总光合作用量。② 测放O2 ——氧电极法。气相和液相。氧电极的原理：氧电极是由嵌在有机玻璃上的铂和银所构成，以0.5mol/L KCl为电解质，电极头外覆盖一层聚乙烯或聚四氟乙烯薄膜，其厚度在15～25μm之间，用“〇”形套膜环固定，使电极与被测溶液隔离，而溶解在溶液中的氧仍能透过薄膜，进入电极内。较薄的膜易透过氧，因而对氧浓度变化的响应时间短 ③ 红外线CO2分析仪法：CO2吸收4260nm红外线有封闭式：单位时间内CO2下降量 和开放式：参比室和叶室CO2差值 本实验将采用开放式测得。④ 测量蒸腾速率和气孔导度——蒸腾速率上升，产生更多的水，相对湿度的改变被湿度感受器感知，变化被输入计算机从而输出蒸腾气孔导度。水分的扩散和二氧化碳扩散存在线性关系，胞间二氧化碳浓度可以通过，蒸腾速率、气孔导度和大气间的二氧化碳浓度计算定样品室内空气的露点温度而得知其蒸气压。三、主要仪器设备1、实验仪器
LI-6400 portable photosynthesis system 3、实验材料
玉米和蚕豆植物四、操作方法和实验步骤1. 打开叶室夹好叶片，关紧叶室，按１，F5（Match) → F5(IAGR Match)，F1(exit)→开灯，按2,F5（Lampoff）选Quantum flux, 输入光强值（500-1500 ） →按1，F1（Open Logfile），命名文件名ＸＸＸ及附加标记（植物，处理，组号等）
→观察 Photo稳定时，按采样键F1（ＬＯＧ）或测定器黑钮5次（一般同一叶片应测5次值）。2. 在完成采样（LOG）后，按５，按F1（AUTOPROG）,找Light curve, 名命及做标记,按Y(使测量数据紧随上述数据后)。设置光强（从高到低，光强间用1空格隔开。高光强下点间隔大，低光强下点间隔小,常用00 600 300 200 100 50 30 10 0，光强为0时为呼吸速率），设置测定时间间隔的最小值和最大值，设置叶室和参比室间应进行自动匹配的CO2浓度，按Y开始自动测量。 3. 数据保存和取出。采样完后按１，Close file,按F5，end进入SLEEP（同一班只需一个file，不同的组可以用区分)。与电脑连接，解除SLEEP，进入F5(Utility Manu)选择File exchange mode。打开电脑winPX for 6400,在LI-6400/User下把自己要的测定文件拖入专设目录。在EXCEL下选择所有文件在文本导向下，选择“，”打开。注意事项：1、所取材料在植株上的部位要一致，打取叶圆片要避开主脉和伤口，取材以及打取叶圆片的过程操作要迅速，以免失水。2、压力室法要严格密封，防止漏气。五、实验数据记录和处理表1：饱和光下不同植物光合、呼吸和蒸腾速率、气孔导度及水分利用效率(平均值±标准误差) 蚕豆：
平均值-2-1-2-1Pn (μmol.m-2s-1) R (μmol.m-2s-1) Tr(mmol.ms) SC(molH2Oms) WUE10.8 10.8 10.8 10.8 10.8 10.80.829 0.837 0.847 0.847 0.857 0.1141.33 1.33 1.33 1.33 1.33 1.33 0.000.125 0.125 0.125 0.125 0.125 0.125 0.0008.3 8.3 8.3 0.0000标准误差 0.0 表2
平均值 表3-2-1-2-1Pn (μmol.m-2s-1) R (μmol.m-2s-1) Tr(mmol.ms) SC(molH2Oms) WUE16.1 16.1 16.1 16.1 16.1 16.10.79 0.796 0.796 0.804 0.799 0.797 0.00511.38 1.38 1.38 1.38 1.38 1.38 0.000.255 0.256 0.256 0.256 0.257 0.256 0.00070711.67 11.67 11.67 11.67 11.67 11.67 0.00标准误差 0.0六、实验结果与分析1、比较两种植物光光合响应曲线的差异，求出它们的光补偿点、饱和点和量子效率，根据上述差异分两种植物光适应种类。答：从前两幅图显示：在任何光强（300除外）下玉米的光合速率都大于蚕豆。在无光照下蚕豆的呼吸速率大于玉米。并且从图中可以得出：玉米光补偿点=15.921μmol CO2 m-2 s-1； 光饱和点= 2000以上μmol CO2 m-2 s-1；量子效率= 0.0454 蚕豆光补偿点=17.906μmol CO2 m-2 s-1； 光饱和点=1500μmol CO2 m-2 s-1； 量子效率= 0.0461从图中的光合饱和点和光合补充点得出：玉米是C4植物，而蚕豆是C3植物；由于C4植物的PEP羧激酶活性比C3强，C4植物能更好的利用二氧化碳，因此，C4植物的光合速率比C3快许多，尤其是在二氧化碳浓度低时，C4能更有效地应用二氧化碳， 所以C4的光合补偿点低于C3植物。所以：玉米适于在充足的光强下种植，而蚕豆增强光强却不增长光合速率，可以在适宜的光强下种植，两种都是阳生植物，但是所需最大光强不同。2、分析光对蒸腾速率、气孔导度和水分利用效率的影响。 答：1. 光是影响蒸腾作用的主要外界条件，它不仅可以提高大气的温度，同时也可以提高叶温，大气温度的升高增强水分蒸发速率，叶面温度大于大气温度，使叶外的蒸汽压差增大，蒸腾速率更快。此外，光照促进气孔的开放，减少内部阻力，从而增强蒸腾作用。2. 光照是调节气孔运动的主要信号。保卫细胞叶绿体在光下形成的蔗糖，累积在液泡中，渗透势降低，于是吸收水膨胀，气孔张开。光也可促进保卫细胞内苹果酸的形成和K+、Cl-的积累。一般情况下,光可促进水势降低，气孔张开。通常认为，红光是通过间接效应，而蓝光也会刺激气孔张开。蓝光可是保卫细胞膜上的质子泵ATP酶活化，质子泵排出质子到膜外，使得质膜内侧的电势更负，于是通过各种途径吸收各种离子和积累有机质于液泡，气孔就张开。3. 水分利用效率是光合速率与蒸腾速率的比值，所以水分利用率随着光合速率的升高而升高，随蒸腾速率的升高而降低，在一定的光强范围内，光合速率随着光强的增加而增加，但蒸腾速率也在增加，但总体是水分利用效率增加。当到达光合饱和点时，随着光强的再上升，光合速率不变，但是蒸腾却将达到最大，直到植物缺少水分而关闭气孔。3、 如要使这两种植物各自生长良好，你认为应如何种植或设置光照条件。答：玉米：适宜在足够大的光强下生长，充分提高玉米的光合速率。 要充分光照，由于玉米杆比较高，叶片大，所以要控制种植的密度，增加光和面积。也可以改善株型，增加种植密度，增大光合面积，耐肥不倒伏，充分利用光能，提高光能利用率。适当的补充水分，条件允许的话可以增加二氧化碳的浓度，补充人工光照。蚕豆：蚕豆只需要适当的光照，在适当的条件下，合理施肥灌溉。也可以在条件允许的情况下改善二氧化碳、水分、光照的条件。
七、讨论、心得1、红外线CO2分析仪法：开放式气路系统与密闭式气路系统。
开放式气路系统的原理：开放式气路系统是以气泵为动力，空气流经同化室后排出，由于叶片光合气体中的CO2被部分吸收，用IRGA测量进入同化室和流出同化室的空气中CO2浓度差，并按下式计算出光合速率：Pn=F×△C/S 式中：Pn-光合速率；F-气体流量；△C-同化室进气口与出气口CO2浓度差；S-叶片面积。
在开放式系统中，气体流量是影响光合速率的重要因素，必须精确控制。流量的调节依据是测定过程中的CO2浓度差，CO2浓度差以控制在5～25ppm的浓度范围内较好。气体流量须根据被测叶片面积的大小及叶片的光合速率高低适当调节。叶片面积大、光合作用强的，流速应适当大些，反之则应小些。
开放式气路的优点：
1.可对光合速率作长时间动态监测，例如，固定一片叶片，可以进行此叶片光合作用的日变化测定。2.开放式气路系统恒态测定，它所反应的是在某种条件下，特别是某一CO2浓度下CO2交换速率达到平衡时的光合速率，排出了气孔对环境条件变化反应的滞后现象带来的干扰。3.容易进行环境条件（CO2浓度、光强度、温度、空气湿度）的控制，方便地进行环境条件控制下光合速率的测定以及响应曲线的测定。4.叶室小，结构简单，操作方便。5.通过配气可以精确测定光呼吸速率。用N2、O2和CO2配制低氧气体（2～3％O2，360ppm CO2），与正常空气（21％O2，360ppmCO2），测定不同气体下的光合速率之差即为光呼吸。
开放式气路的缺点：
1.不能进行群体光合速率的测定；较大的气流难以实现控制和精确测量。 2.不能测定土壤呼吸。 2、在进行该实验时，对植物不宜移动，一旦移动了，植物的光合速率就不会稳定，在测定时饱和光下植物的光合速率时，当数值上下波动时，便可测定。3、光补偿点的特点： 一般来说，阳生植物的光补偿点在全光照3～5，而阴生植物的光补偿点则在全光照的1以下。其主要原因有二：1、一般来说阴生植物呼吸速率较阳生植物低。2、就叶绿体而言，阴生植物与阳生植物相比，前者有较大的基粒，基粒片层数目多得多，叶绿体含量又较高，这样阴生植物在较低的光照强度下，就能保证光合作用速率等于呼吸作用速率，因此阴生植物光补偿点较低．4、光补偿点的实际意义：植物在光补偿点时有机物的形成与消耗相等，不能积累有机物，而且晚上还要消耗有机物，因此从全天来看，植物所需的最低光照强度必须高于光补偿点，才能使植物正常生长，这
在实践上有很大意义，间作和套种使作物种类的搭配，冬季温室栽培蔬菜等等都与光补偿点有关。