生態學實驗實習指導手冊
浙江林學院生態學科
二○○七年一月
目錄實驗一植物群落內生態因子的測定 2
實驗二不同樹種的比葉面積測定 4
實驗三種群空間分布格局的調查分析 6
實習一森林群落調查實習之一——樣方法 8
實習二森林群落調查方法之二點一象限法 18
實習三森林群落調查方法之三——樣線接觸法 22
實驗一植物群落內生態因子的測定
植物群落與環境是不可分的。任何乙個植物群落在形成的過程中,植物不僅對環境具有適應能力,而且對環境也有巨大的改造作用。隨著植物群落發育到成熟階段,群落的內部環境也發育成熟。
植物群落內的環境因子如溫度、濕度、光照強度等都不同於群落外部。植物群落內的各生物物種在它們自己創造的環境中,井然有序地生活著。不同的植物群落,其群落環境因子存在明顯的差異。
【實驗目的】
(1)在掌握光照強度、溫濕度測量儀器的使用和測定方法的基礎上,對不同型別植物群落內的光照強度、濕度和大氣濕度等生態因子進行測定。
(2)認識不同植物群落內部生態因子以及植物群落與裸地間生態因子的差異。
【實驗器材】
可攜式光照度計,溫濕度記錄儀,風速測定儀,鋼捲尺。
【方法與步驟】
(一) 植物群落內光照強度的測定
(1)選取針葉林、闊葉林與竹林三種不同型別的群落。
(2)分別在針葉林、闊葉林與竹林下,從林緣向林地中心均勻選取5個測定點,用照度計測定每一點的光照強度,並記錄每次測定的數值(見表1-1)。
(3)選擇一空曠無林地(最好地面無植被覆蓋)作為對照,隨機測定5個點,用照度計測定裸地的光照強度,並記錄每次測定的數值。
(二) 植物群落內溫濕度的測定
在上述同樣針葉林、闊葉林與竹林三種不同型別的群落以及對照地中,實施大氣溫濕度的測定:
(1)從林緣向林地中心在1.5m高處,均勻選取5個點,測定每一點的溫度和濕度,並記錄每次的數值(見表1-2)。
(2)同時在空曠無林地的1.5m高處,隨機選取5個點,測定空氣溫度和濕度,並記錄每次測定的數值。
(三) 風速的測定
(1)在上述同樣的針葉林、闊葉林與竹林三種群落中,從林緣向林地中心1.5m的高處,均勻選5個點。
(2)用風速測定儀分別測定每點的風速,記錄**(見表1-3)。
(3)同時在空曠無林地,隨機選取5個點,測定每個點的風速。
(四) 資料分析
根據測定結果,列表整理得到的資料,並分析針葉林、闊葉林和空曠無林地中的生態因子及其差異性。
(五)實驗報告
每組寫乙份實驗報告。
【注意事項】
植物群落內以及對照地的環境生態因子(如光照強度、空氣溫度和濕度、風速)測定,一定要在相同的時間進行,這樣獲得的資料才具有可比性。
【思考題】
(1)針葉林、闊葉林與竹林三種不同型別植物群落中,群落內的小氣候環境有什麼差異?試分析造成此種差異的原因。
(2)植物群落內的小氣候環境與空曠地的小氣候環境有什麼差異?試分析造成此種差異的原因。
【探索性實驗】
用本實驗所介紹的實驗方法,在針葉林、闊葉林與竹林以及空曠無林地不同的植物群落與環境中,設定若干個測定點,從清晨7:00至下午7:00的12個小時內,每隔2個小時定點觀測各項生態因子指標,並分析其變化規律。
表1-1植物群落內光照強度的測定
表1-2植物群落內溫濕度的測定
表1-3植物群落內風速的測定
實驗二植物比葉面積的測定
【實驗目的意義】
葉片是植物進行光合作用,製造有機物的主要器官,又是生態系統中初級生產者的能量轉換器,植物的葉面積或葉面積指數是評價個體或群體初級生產力的重要指標,是植物群落結構的單元。葉面積測定是估計植物對光能利用率的有效方法。通過本實驗,讓同學掌握葉面積的測定方法,學會分析葉面積與植物生產力的關係。
【材料與儀器】
(一)材料:每組可任意選擇5種不同植物的葉片。
(二)儀器與裝置:座標紙、大頭針、鉛筆、電子天平、枝剪
【測定方法】
(一)取樣
每組可任意選擇5種不同植物,各採集3-5片葉片,帶回實驗室。
(二)測定方法
1.方格法
將葉片放在座標紙上,用大頭針固定,用鉛筆勾畫葉片輪廓,數出葉片所佔方格數,葉緣不足半格者不計,超過半格按一格計,最後合計所佔的總格數(t),乘以每小格面積(s),即為葉片面積:a= t*s
2.乾重測定
將已測定的葉片作好標誌,放入烘箱,在85℃下,烘24小時至恒重,用電子天平測定葉片的乾重(w),然後計算比葉面積(spl)。spl=a/w.
(三)資料分析
根據測定結果,列表整理得到的資料,並分析不同植物比葉面積的差異。
(四)實驗報告
每組寫乙份實驗報告。
【注意事項】
測定乾重時應速度快,防止葉片從烘箱內取出後擱置時間較長,吸收水分,影響測定結果。
【思考題】
(1)針葉樹的比葉面積如何測定?
(2)設想幾種比葉面積測定的方法。
表2-1植物比葉面積的測定
實驗三種群空間分布格局的調查分析
【目的和意義】
通過本實驗,使學生認識群落中不同種群個體在空間分布上表現出的不同型別(即隨機分布型、集群分布型、均勻分布型)了解檢驗種群空間分布型別的方法,並學會運用1~2種判斷種群空間格局型別的方法。
【儀器、裝置及材料】
皮尺,鉛筆,野外記錄**,計算器,樣方線。
【方法與步驟】
(一)野外調查
(1)準備工作:每兩個學生為一組,選擇所需研究的植物種群,並確定合適的樣地位置。出發前先畫好野外記錄**(見例子附表一),並帶齊調查所需物品。
(2)確定樣地面積:應根據最小面積法確定,一般草本植物可用1×1m樣地,灌木可用5×5m樣地,喬木則根據具體情況,可適當加大尺度,如可考慮20×20m樣地。
(3)採用領接格仔法在所選樣地中劃分小樣方:一般草本可考慮0.1×0.
1m或0.2×0.2m,灌木可用1×1m,喬木可用4×4m或5×5m。
也可根據具體情況確定合適的樣方大小。
(4)計數:將一小樣方中待測植物的株數,記錄在野外記錄**中。
(二)資料處理
將所得野外資料帶回實驗室,進行整理和進一步資料處理。常見資料處理方法如下:
(1)i指數法:i指標以s2是否大於1作為種群聚集度的量度。其統計量為:
式中:-均值;
s2-方差。
若i=0,屬於隨機分布:i<0,屬於均勻分布;i>0,屬於集群分布。
(2)c指數和指數法:這兩個指標均為負二項分布引數k的倒數,其性質與k相同。統計量為:
c==若c=0,屬於隨機分布;c>0,屬於集群分布;若c<0,屬於均勻分布。
(3)格局指數法:morisita(1959)提出的格局指數()的計算式為:
格局指數,不受均值()和樣方中個體總數()的影響,而是決定於取樣單位的最多和最少個體數目。
若=1,為泊松分布(隨機分布);<1,為均勻分布;>1,為集群分布。
【思考題】
1、 種群空間格局分布型別的特點及可能形成原因的分析。
2、 各種資料處理和檢驗方法的優缺點有哪些。
3、 討論樣方對實驗結果的影響。
附表一種群空間格局樣方表
日期: 物種:一年蓬樣地位置: 樣地面積:1m×1m
觀測人姓名:
資料初步整理:
附表二其他資料處理方法及比較
參考文獻
1 內蒙古大學生物系編著植物生態學實驗北京:高等教育出版社,1986:125~130
2 週紀倫,鄭師章,楊持植物種群生態學北京:高等教育出版社,1992
實習一森林群落調查之一——樣方法
一、 目的和要求
1、目的
通過實習使學生掌握森林群落的調查方法,掌握植物群落的數量特徵的測定方法;加深對群落基本特徵的理解;了解分析群落結構的方法;並通過對調查資料的整理,得到群落中各成份的重要值,達到認識群落的目的。
2、要求
1) 以小組為單位,整理乙份完整的野外調查記錄和室內計算資料。
2)每人寫1份實習報告。實習報告的內容自己定,可以利用每小組的調查資料寫,也可以結合所學的生態學知識,結合實習中觀察到的,寫實習的收穫、感想、體會等,格式按《浙江林學院學報》規範要求寫。
實習報告參考提綱如下:
(一)總實習報告
1)引言:包括實習的目的、意義、時間、地點等
2)外業工作:調查方法,調查內容
3)內業工作:資料統計的內容、方法
4)調查結果與分析
(二)實習的收穫、體會、感想、見聞
二、儀器工具
測高器、皮尺(測繩)、鋼捲尺、羅盤、樣方線、記錄用表、海撥儀、gps、望遠鏡、照相機、植物標本夾、標籤、枝剪、手鏟、小刀、地形圖。
三、實習內容
1、觀察
結合課堂教學,觀察自然界的一些生態現象,例如:
1) **帶常綠闊葉林的特徵:種類組成,群落結構(成層性),季相,森林凋落物,樹種耐陰性,林下更新,群落演替等。
2) 植物與生態因子間的關係。
3) 生物多樣性
4) 生態系統的破壞與干擾
2、樣方調查
樣方調查是野外生態學最常用的研究手段。首先要確定樣方面積。樣方面積一般不小於群落的最小面積。
所謂最小面積,就是包含組成群落的大多數植物種類的最小面積。最小面積通常根據種---面積曲線來確定。一般來說,**帶地區大樣方面積可取20×20m2,分成等大的4塊進行調查。
分喬木小樣方,灌木小樣方,草木小樣方調查。
喬木小樣方:10×10m2×4個
灌木小樣方:2×4m2×4個
草本小樣方:1×1m2×4個或5個
3、調查記錄
(1)物候期的記錄
這是全年連續定時觀察的指標,群落物候反映季相和外貌,故在一次性調查中記錄群落中各種植物的物候期仍有意義。在草本群落調查中,則更顯得重要。
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