生态学实验报告

实验一植物种群空间分布格局的测定一、实验目的与要求通过各检验方法的实际训练，使学生认识群落中不同种群个体空间分布表现出的不同类型（随机分布型、集聚分布型、均匀分布型），并掌握检验植物空间分布类型的方法。二、实验内容、原理分布系数法（扩散系数法）：该方法根据Poisson分布具有方差与均值相等的性质，来统计和检验野外调查数据。分布系数Cx的统计量为：式中：—均值—方差若Cx﹤1，种群属于均匀分布；Cx=1，属于随机分布）；Cx＞1属于集群分布。在统计学上，采用t检验来确定Cx的实测值与理论预测值1差异的显著程度。T检验的公式为：t=(C-1)/s式中：s—标准误，s=N—样方总数。查表比较，若﹥则认为Cx对1的偏离具有显著性。差异不显著时，可认为符合泊松分布（随机分布）。三、实验主要仪器设备和材料皮尺、样方框（20×20，50×50，l00×100cm2）、铅笔、野外记录表格、计算器。四、实验步骤1.选择所需研究的植物种群，并确定合适的样地面积。根据最小面积法确定样地面积，一般草本植物可用1m×1m，在所选样地在划分小样方，一般草本可用0.2m×0.2m。2.计数：将每一样方中待测植物的株数，记录在野外记录表格中，整理调查数据，并计算有关统计特征数。3.计算值，C值。4.说明t值检验的结果，指出所测定种群的分布类型。\n实验二群落基本特征分析一、实验内容：群落调查取样方法、群落种类组成分析。二、目的要求：掌握群落调查的基本方法和群落分析方法。三、主要仪器设备：皮尺、卷尺、野外调查表格，计算器GPS。四、取样方法：1．样地法样地法通常是在群落内圈出一定面积，称样方，对样方内的生物进行调查的方法。样方的大小和数目根据群落的不同而不同。草本群落的样方大小通常为1m2，较高的草本群落也有用4m2或更大的样方。样方在群落中的设置有随机设置、规则设置、主观设置（代表样地设置）等不同的方法。随机设置样方（随机取样）是在群落中随机确定每一个样方。可在群落中系统地设置一些点，编上1，2，3，……100等数字，然后随机地抽取其中的数字，以确定样方的位置。规则取样即在群落中以一定的规则确定取样位置，如在群落中设置几条等距离的样线，然后在每一样线的相等间距设置样方。主观取样即在认为有代表性的地段设置样方。2．调查记录表1植物群落调查表调查者：调查日期：样地编号：样地面积：群落类型：群落名称：地理位置：经度：纬度：地形：海拔：坡向：坡度：微地形、地被物：土壤（土层厚度，质地，pH）：人为干扰情况：其它表2草本调查表调查者：日期：样地号：样地面积：植物名相对多度盖度密度高度（cm）物候相生活型频度备注叶层高生殖层高\n4．数据整理数据整理是将野外调查的原始资料条理化，并演算出一些反映群落特征的数量指标。其中反映种群在群落中优势度大小的指标有：密度：个体数目/样地面积；相对密度：一个种的密度/所有种的总密度相对多度：指种群在群落中的丰富程度。计算式为：相对多度=（某种植物的个体数/同一生活型植物的个体总数）×100%频度与相对频度：频度是指一个种在所作的全部样方中出现的频率。相对频度指某种在全部样方中的频度与所有种频度和之比。计算式为：频度=该种植物出现的样方数/样方总数相对频度=（该种的频度/所有种的频度总和）×100%相对显著度：指样方中某种个体的胸面积和与样方中所有种个体胸面积总和的比值。计算式为：相对显著度=（样方中该种个体胸面积和/样方中全部个体胸面积总和）×100%重要值：是一个综合的指标，通常综合考虑相对多度、相对频度和相对显著度中两至三个指标。重要值=相对多度+相对频度+相对显著度上述指标可整理成群落表（），从中可清楚看出群落中各种群在群落中的优势度的大小。物候期的记录群落物候反映季相和外貌，故在一次性调查之中记录群落中个种植物的物候期仍有意义。在草本群落调查中，则更显得重要。物候期的划分和记录方法各种各样，有分五个物候期的，如营养期、花蕾期、开花期、结实期、休眠期。我们经过多年实践，发现以分为以下6个物候期记录为好：1.营养期：——或者不记；2.花蕾期或抽穗期：∨；3.开花期或孢子期：O（可再分：初花כ；盛花O：末花C）4.结果期或结实期：+（可再分：初果┴；盛果+；末果┬）5.落果期、落叶期或枯黄期：﹌﹌（常绿落果﹌﹌）6.休眠期或枯死期：∧（一年生枯死者可记X）如果某植物同时处于花蕾期、开花期、结实期，则选取一定面积，估计其一物候期达50%以上者记之，其它物候期记在括符中，例如开花期达50%以上者，则记O（V，+）。表3群落表种名总株数相对多度相对频度相对显著度重要值\n实验三群落物种多样性分析一、实验内容：物种多样性与均匀度分析。二、目的要求：掌握群落物种多样性野外调查取样和计算的基本方法，分析物种多样性的生态学意义及与群落的结构和功能等方面的关系。三、主要仪器设备：皮尺、卷尺、计算机、GPS，野外记录表。四、方法与步骤：1．取样按照实验1的样地取样法，所需数据为样地中种数、每个种的个体数等数据。2.计算（1）Simpson多样性指数该指数是Simpson（1949）基于概率论提出的。其计算公式如下：SP=N（N—1）/∑ni(ni—1)式中，SP为多样性指数，N为群落（样地）全部种的个体数，ni为第I个种的个体数。（2）Shannon-Wiener多样性指数该指数是以信息论范畴的Shannon-Wiener函数为基础的。其计算公式如下：SW=—∑pilog2pi或，SW=3.3219[lgN—(1/n)∑nilgni]式中，SW为多样性指数，pi为第i种的个体数的百分数，N为群落全部个体总数，ni为第i种的个体数，3.3219为log2到lg的转换系数。（3）均匀度群落均匀度是指群落中各个种的多度的均匀程度。它的计算可通过多样性指数值和该群落样地种数、个体总数不变的情况下理论上具有的最大的多样性指数值的比值来度量的。因为这个理论值实际是在假定“群落中所有种的多度分布是均匀的”这个基础上来实现的。如果物种多样性是基于Shmpson指数，则当ni/N=1/s时（s为群落中总种数），有最大的物种多样性，可以推导出：SPmax=s(N—1)/(N—s)则物种均匀度为：E=SP/SPmax.如果是基于Shannon-Wiener指数，则最大的物种多样性为：Swmax=—∑(1/s)log2(1/s)=log2s,因此物种均匀度的计算式为：E=SW/SPmax=SW/log2s.\n实验四草本植物群落生物量测定一、实验内容：草本植物群落生物量测定。二、目的要求：掌握草本植物群落生物量测定方法。三、主要仪器设备：皮尺、卷尺、剪刀、烘箱、、电子天平。四、方法与步骤：群落的生物量也称现存量，是指特定时间内群落现有的活有机体的干物质总重量。生物量的测定是把一定样方内全部植物割下称重（根系全部挖出称重）求得。这种方法称刈割法。分层刈割法则把群落每一层的生物量分别割下称重。首先根据群落情况决定样方大小及数目。高草（高度>1m）通常用3m×3m,或5m×5m大小的样方，中草（高度1m左右）通常用1m×1m或2m×2m的样方，矮草（高度<1m）通常用1m×1m或更小的样方。在样方的四角树以标杆，确定每层的厚度（高度1m以下的群落以10cm为宜，1m以上群落用15cm或20cm）。先在样方内测定各层的光照强度，然后拉上水平线，以线的高度为准进行剪割。剪割完上层后，用同样的方法剪较下一层。剪时应尽量按照群落原有的自然状态，斜省叶片就斜着剪。如果剪掉了上层，有些枝叶翘起，应把它固定到原来的位置。每层的样本分别装在塑料袋里，包好，以防水分损失。剪割完成后，把各层样品按叶（光合系统）、茎、花、果等器官分开（有条件或需要时，可按种类分开），测定鲜重。然后用感量0.1g天平取各层鲜重20g左右，在烘箱中80℃烘至恒重（24—48h），在干燥器中冷却后用感量0.01g天平称干重。作出群落生产结构图。表1草本群落分层刈割记录物种光合系统非光合系统鲜重(g)干重(g)叶面积(cm2)鲜重(g)干重(g)总生物量