【实验原理】
水体初级生产量是评价水体富营养化水平的重要指标。“黑白瓶”测氧法是根据水中浮游植物和其他具有光合作用能力的水生生物，利用光能合成有机物，同时释放氧的生物化学原理，测定水体初级生产量的方法。将注满水样的白瓶和黑瓶悬挂在采水深度处，曝光一定时间后，黑瓶中的浮游植物由于得不到光照只能进行呼吸作用，因此黑瓶中的溶解氧就会减少；而白瓶完全曝露在光下，瓶中的浮游植物可进行光合作用，因此白瓶中的溶解氧量一般会增加。假定光照条件下与黑暗条件下，生物的呼吸强度相等，可根据黑瓶与白瓶中溶解氧的变化，计算光合作用和呼吸作用的强度，并可间接计算有机物质的生成量。该方法所反映的指标是每平方米垂直水柱的日生产量。
【实验仪器和材料】
1.仪器和设备
温度计、照度计、塞氏盘、5L采水瓶、250mL溶解氧瓶、便携式溶解氧分析仪等。
2.试剂
浓硫酸、硫酸锰溶液、0.01mol·L+1硫代硫酸钠溶液、碱性碘化钾溶液、淀粉溶液。
【操作建议】
1.取水样地选择和样地基本状况调查
取水样地应选择水面面积适当的水域，一般以2000m2为宜（面积太小，研究意义不大；面积太大，少数几个取水样点不能反映水域的整体状况）。然后就取水样地的基本状况（平均水深，不同深度水体的温度、透明度、pH值等）开展调查，做好记录。
2.采水与挂瓶
根据所测得的水体平均深度，一般从水面到水底每隔1~2m挂1组瓶。为了测定光合作用指标，可在透明度的一半深度处挂1组瓶。例如透明度在1.00m左右，则应在0.5m处采水，并将瓶挂在相应的水深处。
每组取4个试剂瓶，包括黑瓶（DB瓶）2个、白瓶（LB瓶）2个。每次采水量应足够充满各瓶甚至溢出一部分，以保证各瓶中溶解氧与采水瓶中溶解氧一致。每组内各瓶应统一编号，并做特殊标记加以区分，以免混淆。
做好上述处理后，将各组瓶挂在水域中24h。
3.溶解氧的固定与测定
（1）溶解氧的固定：曝光结束，立即取出黑瓶和白瓶，加入1mL硫酸锰溶液和1mL碱性碘化钾溶液，充分摇匀，静置3min，后加入1mL浓硫酸，盖紧瓶盖，颠倒混合，静置5min。
（2）溶解氧的测定：取上述样品50mL置于锥形瓶内，用0.Olmol·L+1硫代硫酸钠溶液滴定，至变成淡黄色时，加入数滴淀粉溶液，继续滴定至蓝色刚褪去为止，记录硫代硫酸钠的用量V（各瓶中溶解氧的含量=1.6V），然后换算成有机物的量。
4.初级生产量的计算和结果分析
每一层次水体的总初级生产量=白瓶中有机物的量一黑瓶中有机物的量【实验注意事项】
1.测定工作最好在晴天进行。有条件的可逐月或逐季进行，如全年只测定一两次，应在7—8月中旬进行。
2.此方法常常因忽略细菌对氧的消耗，而低估了植物的初级生产量。
3.如光合作用很强时，形成的过饱和氧很多，在瓶中产生大的氧气泡不能溶于水，因此，在固定溶解氧时，应将瓶略微倾斜，小心打开瓶塞，加入固定液，再盖上瓶盖充分摇动，使氧气充分固定下来。
4.每个样瓶至少滴定2次，滴定用量误差不超过0.05mg。
【实验拓展】
实验拓展1人工生态系统的稳定性监测
自然生态系统几乎都属于开放式生态系统，只有人工建立的完全封闭的生态系统才属于封闭式系统，不与外界进行物质的交换，但允许阳光的透入和热能的散失。本实验所建立的微型生态系统——生态瓶即属于封闭式系统。
将少量植物、以这些植物为食的动物及适量以腐烂有机质为食的生物（微小动物和微生物）与某些其他非生物物质一起放入一个广口瓶中，密封后便形成一个人工模拟的微型生态系统——生态瓶。由于生态瓶内系统结构简单，对环境变化敏感，系统内各种成分相对量的多少均会影响系统的稳定性。
{实验材料的选择}
金鱼藻（Ceratophyllum demersum）、小鱼、鲜活的鱼虫、无污染的淤泥、清洁无污染的河水等。
{供参考的实验流程}
1.实验材料的准备
金鱼藻、小鱼、鱼虫要鲜活，生命力强。淤泥要无污染，不能用一般的土来代替。沙子要洗净。河水清洁，无污染（自来水需提前3天晾晒）。
2.生态瓶的制作
（1）将少量淤泥平铺在广口瓶底，并加入适量的水，让水体逐步澄清。
（2）将洗净的沙子放入广口瓶，摊平，厚度约为1cm。
（3）将事先准备好的水沿瓶壁缓缓加入，加入量为广口瓶容积的4/5左右。加水时不要将淤泥冲出，以免水质变混。
（4）加入适量绿色植物。若是有根植物，可用长镊子将植物的根插入沙子中。
（5）加入适量鱼虫。水蚤易死亡，加入量要少。水丝蚓必须要加。
（6）加入小鱼2条（注意：金鱼的耐逆性很差，一般不采用）。
（7）将瓶口用凡士林密封，生态瓶制作完成。将制成的生态瓶放在太阳光下。注意光线不能太强，以免瓶内温度太高，影响生物的存活。每天定时观察瓶内情况，认真记录每一点变化。
实验拓展2池塘生态系统营养结构观测
生态系统是在一定的时间和空间范围内，在各种生物之间以及生物群落与其无机环境之间，通过能量流动和物质循环而相互作用的一个统一整体。生态系统的三大功能群——生产者、消费者和分解者通过最基本的食物与营养关系联系在一起。能量和营养是任何生物最基本的生活需要。生态系统中生物之间依取食和被食关系而形成的链状关系称为食物链；生态系统中所有生物依取食与被食关系而形成的复杂网状结构称为食物网。食物链和食物网构成生态系统的营养结构。
在本实验中，我们将通过采样辨别生物构成，查文献了解构成生物的营养特性，最后构建并分析所观测生态系统的营养结构。
{实验材料的选择}
塑料桶、样本瓶、剪刀、采泥器、浮游生物网、捞网、记录本、笔、温度计、流速计、透明度盘、塑料袋、金属筛、解剖镜、显微镜、水生动植物分类图鉴等。
{供参考的实验流程}
1.在本实验开始前要复习生态系统的概念、结构与功能的相关内容，并查文献了解流水与静水生态系统的环境特点、物种构成、生产量与功能特点等。
2.将学生分成两组，在学校附近分别找一个池塘，记录采样区域环境（温度、透明度、水深、流速等）数据后，分别用浮游生物网、采泥器、捞网等采集浮游生物、底栖生物、较大型水生动物与水生植物，将样本带回实验室进行分析。
3.在教师帮助下，借助图鉴、解剖镜和显微镜，对所采的样本进行分类，记录其大致量的多少。最后将不同生态系统中所有出现的生物种类总结在一起（可忽略微小的分解者）。
4.列出数量较多的各类群优势种类，由学生在课外去查文献，了解其生态习性，特别是食物特点。
5.根据各组采集的不同生态系统生物类群和文献检索结果，撰写研究报告，比较分析所观测的流水与静水生态系统的典型食物链与食物网构成。
