生態(tài)學(xué)專業(yè)野外實(shí)習(xí)(修改)

1、生態(tài)學(xué)專業(yè)野外實(shí)習(xí)指導(dǎo)生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院生態(tài)科學(xué)系2010年8月30日目 錄實(shí)習(xí)內(nèi)容一 植物種群、群落及生物多樣性的調(diào)查1一、實(shí)習(xí)內(nèi)容1二、實(shí)習(xí)儀器1三、實(shí)驗(yàn)方法1四、主要實(shí)習(xí)內(nèi)容3實(shí)習(xí)內(nèi)容二 動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)多樣性、空間分布和生態(tài)位14一、實(shí)習(xí)目的14二、調(diào)查方法14三、統(tǒng)計(jì)方法15實(shí)習(xí)內(nèi)容三 生物入侵及生物多樣性與生產(chǎn)力的關(guān)系17一、生物入侵的危害調(diào)查17二、生物多樣性與生產(chǎn)力的關(guān)系19實(shí)習(xí)內(nèi)容四 土壤動(dòng)物、植物種群及群落對(duì)土壤基本性質(zhì)的影響22一、實(shí)習(xí)目的22二、野外物質(zhì)準(zhǔn)備22三、野外實(shí)習(xí)內(nèi)容22實(shí)習(xí)內(nèi)容一 植物種群、群落及生物多樣性的調(diào)查一、實(shí)習(xí)目的通過(guò)對(duì)研究地高等植物、低等植物、土壤動(dòng)物

2、、鳥(niǎo)類和獸類的調(diào)查和初步分析，了解研究地植物，動(dòng)物，鳥(niǎo)類和獸類的種類、數(shù)量及生態(tài)分布，為進(jìn)一步深入研究生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能提供重要的基礎(chǔ)資料，對(duì)調(diào)查地生物多樣性的保護(hù)也具有一定的理論和實(shí)踐意義。二、實(shí)驗(yàn)儀器GPS；皮尺；卷尺；繩索；75%的乙醇；雙筒望遠(yuǎn)鏡；植物標(biāo)本夾；枝剪；小刀；植物采集記錄本；手鏟；標(biāo)簽三、實(shí)驗(yàn)方法1、植物調(diào)查方法（1） 取樣方法 樣方法或樣圓法： 樣方的大小、形狀和數(shù)目，主要取決于所研究群落的性質(zhì)。一般地，群落越復(fù)雜，樣方面積越大。通常草本群落的樣方大小為1m2，較高的草本群落也有用4 m2或更大的樣方，灌木的樣方大小通常為3m3m、4m4m甚至5m5m，喬木的樣方大小通

3、常為100 m2。全部樣方的總面積，應(yīng)略大于群落的最小面積。取樣數(shù)目越多，取樣誤差越小。 樣方在群落中的設(shè)置有隨機(jī)設(shè)置、規(guī)則設(shè)置、主觀設(shè)置（代表樣地設(shè)置）等不同的方法。隨機(jī)設(shè)置樣方（隨機(jī)取樣）是在群落中隨機(jī)確定每一個(gè)樣方。可在群落中系統(tǒng)地設(shè)置一些點(diǎn)，編上1，2，3，100等數(shù)字，然后隨機(jī)地抽取其中的數(shù)字，以確定樣方的位置。規(guī)則取樣即在群落中以一定的規(guī)則確定取樣位置，如在群落中設(shè)置幾條等距離的樣線，然后在每一樣線的相等間距設(shè)置樣方。主觀取樣即在認(rèn)為有代表性的地段設(shè)置樣方。 樣帶法 為了研究環(huán)境變化較大的地方，以長(zhǎng)方形作為樣地面積，而且每個(gè)樣地面積固定，寬度固定，幾個(gè)樣地按照一定的走向連接起來(lái)，就

4、形成了樣帶。樣帶的寬度在不同群落中是不同的，在草原地區(qū)10-20厘米左右，灌木林1-5米左右，森林10-30米。 有時(shí)，在一個(gè)環(huán)境異質(zhì)性比較突出、群落也比較復(fù)雜多變的群落調(diào)查時(shí)，為了提高研究效率，可以沿一個(gè)方向、中間間隔一定的距離布設(shè)若干平行的樣帶，再在與此相垂直的方向，同樣布設(shè)若干平行樣帶。在樣帶縱橫交叉的地方設(shè)立樣方，并進(jìn)行深入地調(diào)查分析。 樣線法 用一條繩索系于所要調(diào)查的群落中，調(diào)查在繩索一邊或兩邊的植物種類和個(gè)體數(shù)。樣線長(zhǎng)度一般不短于50 米，樣線數(shù)目不少于5-10 條。樣線法一般適用于喬木、灌木、大型草木和稀疏分散的種類。它省時(shí)省力，但準(zhǔn)確性不如樣地法。樣線法獲得的數(shù)據(jù)在計(jì)算群落數(shù)量

5、特征時(shí)，有其特有的計(jì)算方法。它往往根據(jù)被樣線所截的植物個(gè)體數(shù)目、面積等進(jìn)行估算。 無(wú)樣地取樣法 無(wú)樣地法是不設(shè)立樣方，而是建立中心軸線，標(biāo)定距離，進(jìn)行定點(diǎn)隨機(jī)抽樣。比較常用的方法有有最近個(gè)體法、近鄰法、隨機(jī)成對(duì)法和中心點(diǎn)四分法。 2、樣方面積的確定（種面積曲線的編繪）樣方調(diào)查是野外生態(tài)學(xué)最常用的研究手段。要進(jìn)行樣方調(diào)查，首先要確定樣方面積。樣方面積一般應(yīng)不小于群落的最小面積。所謂最小面積，就是最少有這樣大的空間，才能包含組成群落的大多數(shù)植物種類。最小面積通常是根據(jù)種面積曲線的繪制來(lái)確定的。（1） 一般說(shuō)明 在擬研究群落中選擇植物生長(zhǎng)比較均勻的地方，用繩子圈定一塊小的面積。對(duì)于草本群落，最初的面

6、積為1010 cm，對(duì)于森林群落則至少為55 m。登記這一面積中所有植物的種類。然后，按照一定的順序成倍擴(kuò)大，每擴(kuò)大一次，就登記新增加的植物種類。開(kāi)始，植物種類數(shù)隨著面積擴(kuò)大而迅速增加，逐步面積增加但數(shù)目降低，最后面積擴(kuò)大時(shí)植物種類很少增加。（2）樣方面積擴(kuò)大的方式 關(guān)于面積的擴(kuò)大，用巢式樣方法。即在研究草本植被類型的植物種類特征時(shí)，所用樣方面積最初為1/64平方米，之后依次為1/2，1，2，4，8，16，32，64，128，256，512平方米，依次記錄相應(yīng)面積中物種的數(shù)量。把含樣地總種數(shù)84%的面積作為群落最小面積。順序 面積m2 種類1 1/64 2 1/32 3 1/16 4 1/8

7、5 1/4 6 1/2 7 1 8 2 9 4 10 8 11 16 12 32 13 64 14 128 15 256 16 將以上獲得的結(jié)果，在坐標(biāo)紙以面積為橫坐標(biāo)、種類數(shù)目為縱坐標(biāo)作圖，可以獲得群落的最小面積。（帶手提的可用EXCELL 作圖）3、生物多樣性數(shù)據(jù)分析方法物種多樣性代表了群落組織水平和功能的基本特征，它通常包涵兩種涵義：（1）種的數(shù)目或豐富度，即一個(gè)群落或生境中物種數(shù)目的多寡；（2）種的均勻度，即一個(gè)群落或生境中全部物種個(gè)體數(shù)目的分配狀況，它反映的是各物種個(gè)體數(shù)目分配的均勻程度。多樣性指數(shù)是反映豐富度和均勻度的綜合指標(biāo)，生態(tài)學(xué)考察中較多使用的多樣性指數(shù)有辛普森指數(shù)（Simp

8、sons index）、香農(nóng)-威納（ShannonWiener）指數(shù)及均勻度指數(shù)。 1、辛普森多樣性指數(shù)（Simpsons diversity index）： 該指數(shù)假設(shè)，對(duì)無(wú)限大的群落隨機(jī)取樣，樣本中兩個(gè)不同種個(gè)體相遇的幾率可認(rèn)為是一種多樣性的測(cè)度。用公式表示為： 式中，S為物種數(shù)目。Pi 為第i個(gè)種的個(gè)體數(shù)量。2. 香農(nóng)-威納指數(shù)（Shannon-Weiner index）及均勻度：該指數(shù)假設(shè)在無(wú)限大的群落中對(duì)個(gè)體隨機(jī)取樣，而且樣本包含了群落中所有的物種，個(gè)體出現(xiàn)的機(jī)會(huì)即為多樣性指數(shù)。種信息量越大，不確定性也越大，因而多樣性也就越高。其計(jì)算公式為： E=H/InS式中：H為香農(nóng)指數(shù)；E為香

9、納均衡度指數(shù)；Pi為第i種個(gè)體數(shù)在全體物種個(gè)體數(shù)中所占的比例，如以個(gè)體數(shù)量而言，ni為第i個(gè)種的個(gè)體數(shù)量，N為總個(gè)體數(shù)量，則有Pi=ni/N；S為物種數(shù)目。 四、主要實(shí)習(xí)內(nèi)容1、植物調(diào)查在對(duì)研究地全面踏查的基礎(chǔ)上，確定一條圍繞整個(gè)山體一周的橫向路線，樣地間隔約500 m 左右，再在每個(gè)以取樣位置為正交中點(diǎn)的垂直于橫向路線的縱向路線上取樣1-3 個(gè)，具體數(shù)目根據(jù)從山腳至山脊或山頂?shù)南鄬?duì)高度來(lái)確定（海拔間隔約50 m 左右），但確保每個(gè)坡向的高、中、低海拔至少都有一個(gè)樣地。喬木層樣方面積為10 m 10 m，共取樣地40個(gè)。 用GPS 記錄樣地位置、海拔等，將高度3 m，且胸徑3 cm 的植物記為

10、喬木層，對(duì)它們進(jìn)行每木調(diào)查， 記錄種名、胸徑、高度等，具體記錄見(jiàn)表1-1、1-2、1-3。 在每個(gè)樣地內(nèi)隨機(jī)取2 個(gè)5 m 5 m 灌木層樣方，共80 個(gè)；隨機(jī)取4 個(gè)1m 1 m 草本層樣方，共160 個(gè) 。灌木層和草本層樣方記錄種類、數(shù)量、高度、蓋度等，層間植物歸入灌木層和草本層，具體記錄方法分別見(jiàn)表1-1、1-2、1-4、1-5。2、獸類和鳥(niǎo)類調(diào)查 直接計(jì)數(shù)法。使用雙筒望遠(yuǎn)鏡，按我們實(shí)習(xí)期間預(yù)定的路線，定點(diǎn)記錄所觀察到的鳥(niǎo)種類和數(shù)量。3、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄（1）物候期的記錄這是全年連續(xù)定時(shí)觀察的指標(biāo)，群落物候反映季相和外貌，故在一次性調(diào)查之中記錄群落中個(gè)種植物的物候期仍有意義。在草本群落調(diào)查中

11、，則更顯得重要。物候期的劃分和記錄方法各種各樣，有分五個(gè)物候期的，如營(yíng)養(yǎng)期、花蕾期、開(kāi)花期、結(jié)實(shí)期、休眠期。經(jīng)過(guò)專家們多年實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)以分為以下6個(gè)物候期記錄為好：1.營(yíng)養(yǎng)期：或者不記；2.花蕾期或抽穗期：；3.開(kāi)花期或孢子期：O（可再分：初花?；盛花O：末花C）4.結(jié)果期或結(jié)實(shí)期：+（可再分：初果；盛果+；末果）5.落果期、落葉期或枯黃期：（常綠落果 ）6.休眠期或枯死期：（一年生枯死者可記X）如果某植物同時(shí)處于花蕾期、開(kāi)花期、結(jié)實(shí)期，則選取一定面積，估計(jì)其一物候期達(dá)50%以上者記之，其它物候期記在括符中，例如開(kāi)花期達(dá)50%以上者，則記O（V，+）。（2） 生活力的記錄生活力又稱生活強(qiáng)度或茂盛

12、度。這也是全年連續(xù)定時(shí)記錄的指標(biāo)。一次性調(diào)查中只記錄該種植物當(dāng)時(shí)的生活力強(qiáng)弱，主要反映生態(tài)上的適應(yīng)和競(jìng)爭(zhēng)能力，不包括因物候原因而生活力變化者。生活力一般分為3級(jí)：強(qiáng)（或盛）： （營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)良好，繁殖能力強(qiáng)，在群落中生長(zhǎng)勢(shì)很好）中：不記（中等或正常的生活力，即具有營(yíng)養(yǎng)和繁殖能力，生長(zhǎng)勢(shì)一般）弱（或衰）：（營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)不良，繁殖很差或不能繁殖，生長(zhǎng)勢(shì)很不好）（3） Raunklaer生活型類別及識(shí)別準(zhǔn)則（1） 高位芽植物（Ph）： 高位芽植物(Meg.Ph)：高30米以上常綠大高位芽植物(E.Meg.Ph)；落葉大高位芽植物(D.Meg.Ph) 高位芽植物( Mes.Ph)：高7.5（或8）30米常綠中

13、高位芽植物( E.Mes.Ph)，落葉中高位芽植物( D.Mes.Ph) 小高位芽植物( Mic.Ph)：高27.5（或）8米常綠小高位芽植物(E.Mic.Ph)，落葉小高位芽植物(D.Mic.Ph) 矮高位芽植物(N.Ph)：0.252米常綠矮高位芽植物(E.N.Ph)，落葉矮高位芽植物(D.N.Ph)（2）地上芽植物(Ch)：過(guò)冬芽位于地上025厘米處，例如高山的矮小墊狀植物，干旱地區(qū)的矮小灌木及半灌木（3）地面芽植物(H)：過(guò)冬芽處于地面，地上部分一直枯死到土壤表面，地下部分都活著，芽常由枯葉所保護(hù)。例如大部分多年生草本，多數(shù)蕨類植物，冬枯的草質(zhì)藤本地表附近植物等等。（4）地下芽植物(G

14、)：過(guò)冬芽處于地下或水中。如多年生的根莖、塊莖、塊根、鮮莖等地下芽植物，部分根莖的蕨類植物，決大部分的水生植物；個(gè)別草質(zhì)藤本植物等。（5）一年生植物(T)：種子過(guò)冬植物。例如一年生植物，包括個(gè)別的二年生植物。還有一些附加的編寫(xiě)代號(hào)：闊葉的(B)、針葉的(N)、藤本的(L)、木質(zhì)藤本(W L)、草質(zhì)藤本(H.L)、附生的(E.P)、寄生的(P)等等。（4） 樹(shù)高和干高的測(cè)量具體參見(jiàn)測(cè)高儀施用說(shuō)明。（5） 胸徑和莖徑的測(cè)量胸徑指樹(shù)木的胸高直徑大約指距地面1.3米處的樹(shù)干直徑。嚴(yán)格的測(cè)量要用特別的輪尺（即大卡尺），在樹(shù)干上交叉測(cè)兩個(gè)數(shù)，取其平均值，因?yàn)闃?shù)干有圓有扁，對(duì)于扁形的樹(shù)干尤其要測(cè)兩個(gè)數(shù)。在地

15、植物學(xué)調(diào)查中，一般采用鋼卷尺測(cè)量即可，如果碰到扁樹(shù)干，測(cè)后估一個(gè)平均數(shù)就可以了，但必須要株株實(shí)地測(cè)量。如果碰到一株從根邊萌發(fā)的大樹(shù)，一個(gè)基干有3個(gè)萌干，則必須測(cè)量三個(gè)胸徑，在記錄時(shí)又用括弧劃在一個(gè)植株上。胸徑2.5厘米以下的小喬木，一般在喬木層調(diào)查中都不必測(cè)量，應(yīng)在灌木層中調(diào)查?；鶑绞侵笜?shù)干基部的直徑，是計(jì)算顯著度時(shí)必須要用的數(shù)據(jù)，測(cè)量時(shí)，也要用輪尺測(cè)兩個(gè)數(shù)值后取其平均值。一般用鋼尺也可以。一般樹(shù)干直徑的測(cè)量位置是距地面30厘米處。同樣必須實(shí)測(cè)。（6）冠幅、冠徑和叢徑的測(cè)量冠幅指樹(shù)冠的幅度，專用于喬木調(diào)查時(shí)樹(shù)木的測(cè)量，嚴(yán)格測(cè)量時(shí)要用皮尺，選通過(guò)樹(shù)干在樹(shù)下量樹(shù)冠投影的長(zhǎng)度，然后再通過(guò)樹(shù)干與長(zhǎng)度垂

16、直量投影的樹(shù)冠的寬度。例如長(zhǎng)度為4米，寬度為2米，則記錄下此株樹(shù)的冠幅為42米。然而在地植物學(xué)調(diào)查中多用目測(cè)估計(jì)，估測(cè)時(shí)必須在樹(shù)冠下來(lái)回走動(dòng)，用手臂或腳步幫忙測(cè)量。特別是那些樹(shù)冠垂直的樹(shù)，更要小心估測(cè)。冠徑和叢徑均用于灌木層和草本層的調(diào)查，因?yàn)檎{(diào)查的樣方面積不大，所以進(jìn)行起來(lái)不會(huì)太困難。測(cè)量冠徑和叢徑的目的在于對(duì)此群落中的各種灌木和草本植物的固化面積。冠徑指植冠的直徑，用于不成叢的單株散生的植物種類，測(cè)量時(shí)以植物種為單位，選測(cè)一個(gè)平均大?。粗械却笮。┑闹补谥睆?，如同測(cè)胸徑一樣，記一個(gè)數(shù)字即可，然后再選一株植冠最大和植株測(cè)量直徑記下數(shù)字。叢徑指植物成叢生長(zhǎng)的植冠直徑，在矮小灌木和草本植物中各種

17、叢生的情況較常見(jiàn)，故可以叢為單位測(cè)量共同種各叢的一般叢徑和最大叢徑。（7） 蓋度（總蓋度、層蓋度、種蓋度）的測(cè)量群落總蓋度是指一定樣地面積內(nèi)原有生活著的植物覆蓋地面的百分率。這包括喬木層、灌木層、草本層、苔蘚層的各層植物。所以相互層之重疊的現(xiàn)象是普遍的，總蓋度不管重疊部分，只要投影覆蓋地兩者都同等有效。如果全部覆蓋地面，其總蓋度為100%，如果林內(nèi)有一個(gè)小林窗，地表正好都為裸地，太陽(yáng)光直射時(shí)，光斑約占蓋度的10%，其它地面或?yàn)闃?shù)木覆蓋，或?yàn)椴荼靖采w，故此樣地的總蓋度為90%，總蓋度的估測(cè)對(duì)于一些比較稀疏的植被來(lái)說(shuō)，是具有較大意義的。草地植被的總蓋度可以采用縮放尺實(shí)繪于方格紙上，再按方格面積確實(shí)

18、的蓋度百分?jǐn)?shù)。層蓋度指各分層的蓋度，喬木層有喬木層的蓋度，草木層有草木層的蓋度。實(shí)測(cè)時(shí)可用方格紙?jiān)诹值貎?nèi)鉤繪，比之估測(cè)要準(zhǔn)確的多。種蓋度指各層中每個(gè)植物種所有個(gè)體的蓋度，一般也可目測(cè)估計(jì)。蓋度很小的種，可略而不計(jì)，或記小于1%。個(gè)體蓋度即指上述的冠幅、冠徑，是以個(gè)體為單位，可以直接測(cè)量。由于植物的重疊現(xiàn)象，故個(gè)體蓋度之和不小于種蓋度，種蓋度之和不小于層蓋度，各層蓋度之和不小于總蓋度。土壤動(dòng)物、鳥(niǎo)類和獸類的名錄。4、實(shí)習(xí)結(jié)果處理及分析：分析處理生物多樣性調(diào)查結(jié)果?？偨Y(jié)得出大圍山植物，動(dòng)物，鳥(niǎo)類和獸類分布名錄。各類多樣性指數(shù)計(jì)算結(jié)果的差異分析。根據(jù)我們調(diào)查結(jié)果和大圍山實(shí)際的旅游開(kāi)發(fā)利用情況，結(jié)合生

19、態(tài)學(xué)專業(yè)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，提出合理保護(hù)當(dāng)?shù)厣锒鄻有缘姆椒ɑ蚪ㄗh。表1-1. 野外植被（森林、灌叢、草地等等）調(diào)查的樣地（樣方）記錄總表 群落名稱野外編號(hào)記錄者日期室內(nèi)編號(hào)樣地面積地點(diǎn)海拔高度 坡向坡度群落高 總蓋度 主要層 優(yōu)勢(shì)種 群落外 貌特點(diǎn)小地形及樣地周圍環(huán)境分層及各層特點(diǎn)層高度層蓋度層高度層蓋度層高度層蓋度層高度層蓋度層高度層蓋度突出的生態(tài)現(xiàn)象地被物情況此群落還分布于何處人為影響方式和程度群落動(dòng)態(tài) 表1-2 植物群落野外樣地記錄表群落名稱 樣地面積 野外編號(hào) 第 頁(yè)層次名稱 層高度 層蓋度 調(diào)查時(shí)間 記錄者 編號(hào)多優(yōu)度群集度植物名稱高度（m）粗度（cm）物候期生活力生活型附記一般最高一

20、般最大表1-3 喬木層野外樣方調(diào)查表群落名稱 樣地面積 野外編號(hào) 第 頁(yè)層次名稱 層高度 層蓋度 調(diào)查時(shí)間 記錄者 編號(hào)植物名稱高度株數(shù)蓋度物侯期生活力附記表1-4 灌木層野外樣方調(diào)查表群落名稱 樣地面積 野外編號(hào) 第 頁(yè)層次名稱 層高度 層蓋度 調(diào)查時(shí)間 記錄者 編號(hào)植物名稱高度（m）冠徑（m）叢徑（m）株叢數(shù)蓋度（%）物候期生活力附記一般最高一般最大一般最大表1-5 草本層野外樣方調(diào)查表群落名稱 樣地面積 野外編號(hào) 第 頁(yè)層次名稱 層高度 層蓋度 調(diào)查時(shí)間 記錄者 編號(hào)植物名稱花序高（m）葉層高（cm）冠徑（cm）叢徑（cm）株叢數(shù)蓋度（%）物候期生活力附記一般最高一般最高一般最高一般最高

21、實(shí)習(xí)內(nèi)容二 動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)多樣性、空間分布和生態(tài)位的調(diào)查一、實(shí)習(xí)目的1. 動(dòng)物多樣性研究的目的了解不同生境（包括海拔高度、生境異質(zhì)性、植被種類、人為干擾、溫濕度差異）物種多樣性的差異。2. 物種空間分布的研究目的A. 了解不同物種的分布類型(聚集分布、均勻分布、隨機(jī)分布)與生境的關(guān)系；B. 了解不同物種的分布類型與其自身生物學(xué)特性的關(guān)系；C. 了解不同物種的分布類型與其食物的關(guān)系；D. 了解日溫變化對(duì)不同物種分布型的影響。3. 生態(tài)位（空間生態(tài)位和時(shí)間生態(tài)位）的研究目的A. 了解各物種生態(tài)位的異同；B. 各物種對(duì)資源的利用程度，了解各物種間的因資源而產(chǎn)生的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系；C. 了解生態(tài)位維度的劃分。二

22、、調(diào)查方法1群落結(jié)構(gòu)多樣性調(diào)查采取對(duì)角線10點(diǎn)取樣（見(jiàn)圖1），采用目測(cè)和指管捕捉相結(jié)合的方法，觀察及記載樣點(diǎn)內(nèi)所有動(dòng)物種類和數(shù)量，所采動(dòng)物標(biāo)本均用75%的酒精殺死保存帶回室內(nèi)鑒定。12345678910圖1：樣方的布局2空間分布型調(diào)查方法選擇樣地一塊，劃定取樣框，每次在劃定的取樣框內(nèi)以單叢為單位逐點(diǎn)逐叢記載動(dòng)物的數(shù)量及種類。為消除邊際效應(yīng)的影響，排除人為干擾，保證取樣的精確度，樣方與樣地周邊要保持一定的距離。3. 生態(tài)位調(diào)查方法取樣地為一塊，按圖2分出5塊樣方，每樣方為1平米左右。從土表開(kāi)始，把植株劃分為基部、莖部（根部至葉枕）和葉面（葉枕至葉尖）三個(gè)資源級(jí)，調(diào)查和統(tǒng)計(jì)各樣方不同資源等級(jí)內(nèi)的物

23、種的種類和數(shù)量。12345圖2：樣方布局三、統(tǒng)計(jì)方法1.應(yīng)用下列公式分別測(cè)定動(dòng)物的生態(tài)位寬度和重疊值。生態(tài)位寬度采用Levins的計(jì)算公式：B1s。生態(tài)位重疊（niche overlap）的測(cè)定采用Cowll and Futuyma(1971)提出的生態(tài)位相似性比例公式：即Cij=1-1/2,式中的Cij為i物種與j物種的比例相似性，并且Cij=Cji,Pih為i物種在第h資源等級(jí)中利用資源占的比例；Pjh為j物種在第h資源等級(jí)中利用資源占的比例。2應(yīng)用下列公式測(cè)定常見(jiàn)的主要優(yōu)勢(shì)種群的空間分布型。平均擁擠度= 為平均密度，S2為樣本方差，平均擁擠度表示生物個(gè)體在一個(gè)樣方中的平均鄰居數(shù)，它反映了

24、樣方內(nèi)生物個(gè)體的擁擠程度。I指標(biāo) I當(dāng)I0時(shí)為均勻分布，當(dāng)I0時(shí)為隨機(jī)分布，當(dāng)I0時(shí)為聚集分布，（Moore,1954）指標(biāo)在Moore(1954)的指標(biāo)的基礎(chǔ)上，Lloyd（1967）提出指標(biāo)，即平均擁擠度與其平均值之比值。當(dāng)1時(shí)為均勻分布，當(dāng)1為隨機(jī)分布，1時(shí)聚集分布。CA指標(biāo)CA（）當(dāng)CA0時(shí)為均勻分布，當(dāng)CA0時(shí)為隨機(jī)分布，當(dāng)CA0時(shí)為聚集分布。擴(kuò)散系數(shù)C當(dāng)C1時(shí)為均勻分布，當(dāng)C1時(shí)為隨機(jī)分布，C1時(shí)為聚集分布。負(fù)二項(xiàng)分布中的K指標(biāo)在負(fù)二項(xiàng)分布中，K=，當(dāng)K0時(shí)為均勻分布，當(dāng)K時(shí)為隨機(jī)分布，當(dāng)K0時(shí)為聚集分布。M回歸分析法Iwao（1968，1971，1976）建立了如下M回歸式：式中

25、為分布的基本成分按大小分布的平均擁擠度：當(dāng)0時(shí)，分布的基本成分為單個(gè)個(gè)體；當(dāng)0時(shí)，個(gè)體間相互吸引，分布的基本成分為個(gè)體群；當(dāng)0時(shí)，個(gè)體間相互排斥。為基本成分的空間分布圖式：當(dāng)1時(shí)，為均勻分布；1時(shí)，為隨機(jī)分布，當(dāng)1時(shí)，為聚集分布。冪法則Taylor（1961）在大量生物種群資料的統(tǒng)計(jì)分析中，發(fā)現(xiàn)樣本平均數(shù)與方差的對(duì)數(shù)值之間存在如下的回歸關(guān)系：Lgs2=lga+blg當(dāng)b0時(shí)為均勻分布，b=1時(shí)為隨機(jī)分布，b1時(shí)為聚集分布。3 群落生物多樣性參數(shù)的測(cè)定香農(nóng)維納多樣性指數(shù)（ShannonWiener diversity index），即PiLnPi; 均勻性指數(shù)（Evenness）：E=/Hmax

26、 =/lnS. 其中Pi為第i種個(gè)體占總個(gè)體數(shù)的比例；S為物種豐富度，即物種種數(shù)。實(shí)習(xí)內(nèi)容三生物入侵及生物多樣性與生產(chǎn)力的關(guān)系生物入侵背景：生物入侵(Biological invasion)指一種生物被引進(jìn)到原產(chǎn)地以外的國(guó)家或地區(qū)后在新的引進(jìn)地具有一定的分布和豐度，能繁衍后代，并且對(duì)入侵地的自然群落和生態(tài)系統(tǒng)造成一定程度的破壞。近幾十年來(lái)，生物入侵成為生態(tài)學(xué)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。生物入侵威脅到當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，改變生態(tài)系統(tǒng)的地貌、水文氣象和地球化學(xué)循環(huán)等性質(zhì)；并且能改變?nèi)郝涞奈锓N多樣性、豐度、頻度以及物種的組成。生物入侵能抑制本地種的生長(zhǎng)甚至能取代本地種，改變土壤的物理和化學(xué)性質(zhì)，改變?nèi)郝涞?/p>

27、初級(jí)生產(chǎn)力以及降解速率，干擾水肥的循環(huán)，極大的影響到動(dòng)植物的多樣性，影響到群落為的頻度和強(qiáng)度，進(jìn)而引起許多生態(tài)的、經(jīng)濟(jì)的和社會(huì)的問(wèn)題。生物入侵還被認(rèn)為對(duì)全球氣候變化產(chǎn)生一定的影響，并被認(rèn)為是僅次于土地流失成為危害生物多樣性的第二大威脅。一、 生物入侵的危害調(diào)查1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵饬x1）了解入侵植物對(duì)入侵地植物群落物種多樣性及各種理化因子的影響2）了解入侵植物對(duì)入侵地動(dòng)物物種多樣性的影響3）了解入侵植物對(duì)入侵地微生物物種多樣性的影響2、實(shí)驗(yàn)器材照度計(jì)、卷尺、鐮刀、便攜性天平（精度0.1 g）、土鉆、脫脂棉、無(wú)水酒精、大試管、管口瓶、封口袋（10 cm10 cm）。3、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1）、比較三種亞群落（見(jiàn)

28、圖 1）樣方內(nèi)植物的物種多樣性（參見(jiàn)群落調(diào)查方法）圖 1 入侵地三個(gè)亞群落（入侵植物、入侵植物與本地群落和本地種）示意圖每組找3個(gè)面積50 平方米的入侵植物（空心蓮子草或葎草）的群落，在每個(gè)亞群落內(nèi)采用梅花形選取5個(gè)1米1米的樣方，分別測(cè)定各樣方內(nèi)植物的種類和每種植物的株數(shù)。2）、比較三種亞群落樣方內(nèi)植物光照度（照度計(jì)測(cè)量）照度計(jì)放置在地面上，依次測(cè)定5個(gè)樣方的光照度。3）、比較三種亞群落樣方內(nèi)植物生物量（收割）測(cè)定完各樣方的光照度后，再用鐮刀沿地面收割樣方內(nèi)所有的植物，并用天平分別稱取各樣方內(nèi)的植物的地上生物量（g）。4）、比較三種亞群落樣方內(nèi)土壤理化性質(zhì)（pH、N含量、P含量、K含量、含水

29、量）收割后，在每個(gè)樣方內(nèi)用梅花形取表層20 cm的土壤5次交混合作為該樣方的土樣，用封口袋封裝好，帶回實(shí)驗(yàn)室分別分析土壤的pH、N含量、P含量、K含量、含水量。5）、比較三種亞群落樣方內(nèi)土壤節(jié)肢動(dòng)物多樣性（具體參見(jiàn)土壤動(dòng)物多樣性調(diào)查方法）6）、比較三種亞群落樣方內(nèi)陸生節(jié)肢動(dòng)物多樣性（具體參見(jiàn)土壤動(dòng)物多樣性調(diào)查方法）7）、比較三種亞群落樣方內(nèi)陸生節(jié)肢動(dòng)物多樣性二、生物多樣性與生產(chǎn)力的關(guān)系（限草地）研究背景：生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的關(guān)系研究一直是生態(tài)學(xué)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。目前的研究表明生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力間存在著五種不同的關(guān)系，分別是鐘形曲線關(guān)系、U形曲線關(guān)系、正相關(guān)、負(fù)相關(guān)和無(wú)相關(guān)，這五種

30、關(guān)系互不排斥，但是也沒(méi)有哪種關(guān)系占主導(dǎo)地位。造成這種不同的原因是因?yàn)楦蓴_、消費(fèi)者、生態(tài)位特化、空間尺度大小、群落密度、均勻度、土壤營(yíng)養(yǎng)狀況及群落密度、均勻度及土壤營(yíng)養(yǎng)狀況都會(huì)對(duì)這二者間的關(guān)系產(chǎn)生影響。以前的研究主要集中于控制實(shí)驗(yàn)，而對(duì)野外條件下生物多樣性與生產(chǎn)力的關(guān)系不明確，本實(shí)驗(yàn)旨在測(cè)定野外條件下這二者的關(guān)系。1、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模荷钊肓私庖巴庥谢驘o(wú)入侵植物條件下生物多樣性與生產(chǎn)力間的關(guān)系，進(jìn)一步了解入侵植物的危害性以及生物多樣性對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的意義。2、 實(shí)驗(yàn)器材：卷尺、鐮刀、便攜性天平（精度0.1 g）、封口袋、標(biāo)簽紙3、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：野外條件下，每組采集有20個(gè)具有不同植物物種數(shù)目植物樣方（1m

31、1m），分別數(shù)出每個(gè)樣方內(nèi)植物的物種數(shù)，并同時(shí)收割樣方內(nèi)各植物稱重，得出其地上部分的生物量。如果樣方內(nèi)有入侵植物則做出標(biāo)記，分別稱取入侵植物及非入侵植物的生物量。1） 采集完20個(gè)樣方后，作出生物多樣性與生產(chǎn)力的關(guān)系圖，同時(shí)分析生物多樣性與生產(chǎn)力的關(guān)系。2） 分別作出有和無(wú)入侵植物樣方的生物多樣性與生產(chǎn)力關(guān)系圖，分析生物多樣性與生產(chǎn)力的關(guān)系并比較有和無(wú)入侵植物的異同。表2-1 入侵群落三個(gè)亞群落測(cè)定指標(biāo)數(shù)據(jù)表測(cè)定指標(biāo)入侵植物亞群落混合群落本地植物群落植物種類（含入侵）Sample 1Sample 2Sample 3Sample 4Sample 5光照度（lx）Sample 1Sample 2S

32、ample 3Sample 4Sample 5生物量Sample 1Sample 2Sample 3Sample 4Sample 5表 2-2 生物多樣性與生產(chǎn)力的關(guān)系入侵植物無(wú)入侵植物物種數(shù)生物量物種數(shù)生物量Sample 1Sample 2Sample 3Sample 4Sample 5Sample 6Sample 7Sample 8Sample 9Sample 10Sample 11Sample 12Sample 13Sample 14Sample 15Sample 16Sample 17Sample 18Sample 19Sample 20實(shí)習(xí)內(nèi)容四土壤動(dòng)物、植物種群及群落對(duì)土壤基本性質(zhì)

33、的影響 土壤學(xué)野外教學(xué)實(shí)習(xí)和室內(nèi)分析是生態(tài)學(xué)教學(xué)的重要組成之一，是理論聯(lián)系實(shí)際的最佳途徑，通過(guò)野外和實(shí)驗(yàn)室實(shí)習(xí)，將土壤的物理、化學(xué)及生物學(xué)性質(zhì)等特性，與不同生物、氣候、地形等條件下的各個(gè)土壤所具備的個(gè)性聯(lián)系起來(lái)，實(shí)現(xiàn)理性認(rèn)識(shí)與感性認(rèn)識(shí)的有機(jī)結(jié)合。本次土壤學(xué)野外實(shí)習(xí)的最基本手段是在土壤動(dòng)物、植物種群及群落調(diào)查的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)應(yīng)土壤樣品的采集及實(shí)驗(yàn)室分析，分析不同地形、土壤動(dòng)物或植物對(duì)土壤基本性質(zhì)的影響，進(jìn)一步分析土壤與土壤動(dòng)物或植物間的相互關(guān)系。一、實(shí)習(xí)目的 1、掌握野外土壤調(diào)查的原理和操作技能：了解不同土壤動(dòng)物、植物種群及群落以及不同生態(tài)系統(tǒng)土壤的形成條件，學(xué)會(huì)識(shí)土、辯土。 2、學(xué)會(huì)對(duì)土壤及其

34、環(huán)境特征的相關(guān)分析：分析不同土壤動(dòng)物、植物種群及群落及不同生態(tài)系統(tǒng)土壤的基本性狀，并結(jié)合其環(huán)境條件，分析其形成原因；同時(shí)分析不同地貌部位、不同植物群落下的土壤特征的差異；并評(píng)價(jià)其生產(chǎn)性能。3、撰寫(xiě)調(diào)查報(bào)告，學(xué)習(xí)科技文章的寫(xiě)作。 二、野外物質(zhì)準(zhǔn)備 GPS全球定位儀；鐵鍬；小刀；封口塑料袋；標(biāo)簽；濾紙；環(huán)刀；鋁盒；0.01g便攜式天平；鉛筆；記錄本。三、野外實(shí)習(xí)內(nèi)容實(shí)訓(xùn)一 土壤樣品的采集與制備 1、土壤分析樣品的采集 在進(jìn)行動(dòng)、植物觀察或樣品采集的同時(shí)，進(jìn)行土壤分析樣品采集。土壤分析樣品一般是表層土壤多點(diǎn)混合樣（約20厘米）。采集前應(yīng)根據(jù)動(dòng)植物調(diào)查情況布點(diǎn)，一般是一個(gè)調(diào)查樣方采集一份分析樣品，如果

35、樣方面積大，應(yīng)增加采樣數(shù)。一般一份分析樣品，不應(yīng)少于10個(gè)樣點(diǎn)。樣點(diǎn)布設(shè)方式因地塊形狀而異，一般有方格法、棋盤(pán)式、蛇形曲線法等幾種布點(diǎn)方式。地塊呈長(zhǎng)方形且地力不均勻者，采用蛇形曲線布點(diǎn)方式；地塊呈正方形而面積不大者，采用方格布點(diǎn)方式；地塊大而地力不均勻者，采用棋盤(pán)式布點(diǎn)方式。各點(diǎn)采集的土樣充分混合，用四分法棄去多余部分，留 500-1000 g，裝袋，內(nèi)貼一個(gè)標(biāo)簽，外貼一個(gè)標(biāo)簽，標(biāo)簽上注明采樣地點(diǎn)、時(shí)間、土壤類型、采集人等。 2、土壤分析樣品的處理 野外取回的土樣，必須攤開(kāi)，風(fēng)干，揀去根系及殘枝落葉，避免暴曬。風(fēng)干后的樣品全部用木棍或瓶子輾碎，全部過(guò) 1mm 篩，用四分法取 1/2 裝于封口袋

36、中，用于分析pH 、鹽分含量等；剩余1/2再全部輾磨，過(guò) 0.25mm 篩，裝于封口袋中，用于分析有機(jī)質(zhì)、全氮等。同時(shí)，一定要貼上標(biāo)簽，注明地點(diǎn)，層次深度、篩徑、時(shí)間，采樣人等。 實(shí)訓(xùn)二 土壤水分和孔隙度的測(cè)定1、土壤自然含水量的測(cè)定土壤水分是土壤肥力重要的組成部分，也是植物生長(zhǎng)不可缺少的條件，土壤中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)必須溶解于土壤水中，才能被植物根系所吸收。而土壤中有機(jī)物質(zhì)的積累、轉(zhuǎn)化和運(yùn)轉(zhuǎn)，以及土壤生物和微生物的生活，都離不開(kāi)土壤水分，特別是在我國(guó)北方的干旱和半干旱地區(qū)的造林成敗往往主要取決于當(dāng)?shù)氐耐寥浪譅顩r，所以說(shuō)：“土是基礎(chǔ)，水是命脈”。方法與原理：土壤水分的測(cè)定方法很多，最常用的是烘干法，

37、在定溫度下，自由水和吸濕水都被烘干，而一般土壤有機(jī)質(zhì)則不致分解，但是也有某些有機(jī)質(zhì)在此溫度烘烤時(shí)能逐漸分解而失重，而另些有機(jī)質(zhì)則能逐漸氧化而增重。因此，嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，用烘干法只能測(cè)得近似的水分含量，但由于般上壤有機(jī)質(zhì)含量不多，其中受烘烤而起明顯變化的又占少數(shù)，故用烘干法所求得的水分含量的準(zhǔn)確度和精密度通常已能達(dá)到上壤分析的要求，因此在一般上壤分析工作中，測(cè)定土壤水分仍以烘干法為基礎(chǔ)。取小鋁盒，洗凈后先烘干，再用感量為0.01g的電子天平稱出小鋁盒的重量。取要測(cè)定的土壤10-20克（與環(huán)刀測(cè)定容重土壤層次相同），放入盒內(nèi)后迅速稱重，以免水分蒸發(fā)，影響測(cè)定的準(zhǔn)確性，同時(shí)注意揀出石粒和植物殘?jiān)?，得“濕?/p>

38、重+鋁盒重”。帶回實(shí)驗(yàn)室放進(jìn)烘箱，鋁盒的蓋子平放在盒下，在105的溫度中烘烤8小時(shí)，取出鋁盒，隨手蓋好盒蓋，故進(jìn)干燥器中冷卻20分鐘，立即稱重“干土重+盒重”。若稱量時(shí)不能稱得恒定重量，則繼續(xù)烘烤8小時(shí)，冷卻后再稱重，直至恒重為止（兩次重量之差不大于3毫克）。 注：以上為土壤含水量所占土壤重量的百分?jǐn)?shù)如果說(shuō)明土壤水分孔隙的容積，或了解土壤水分和土壤空氣的比率時(shí)，則應(yīng)以土壤水分占土壤體積的表示，土壤水分體積占土壤體積的%，稱為體積百分率，換算公式如下：土壤水分含量（體積%）=土壤含水量（重量%）容重2、土壤容重的測(cè)定土壤容重是指土壤在未破壞自然結(jié)構(gòu)的情況下，單位容積的干土重，以g/cm3表示。土

39、壤容重及孔隙度是土壤松緊狀況的反映，而它們和土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、有機(jī)質(zhì)含量、土壤緊實(shí)度、人工措施等有關(guān)，并可作為判斷土壤肥力高低的一項(xiàng)重要指標(biāo)。測(cè)定土壤容重的方法很多，本實(shí)訓(xùn)介紹常用的環(huán)刀法，此法操作簡(jiǎn)便，結(jié)果比較準(zhǔn)確，且能反映野外實(shí)際情況。方法是利用一定容積的環(huán)刀切割未攪動(dòng)的自然狀態(tài)的土樣，使土樣充滿其中、稱量后計(jì)算單位體積的烘干土重量。 環(huán)刀：常用的無(wú)縫鋼管環(huán)刀的容積為100-400 cm3（高5-10 cm ，半徑2.52-4.50 cm ，一端有刀刃，鋼管兩端帶有篩孔的蓋子)。首先量取環(huán)刀的高度和內(nèi)徑，并計(jì)算出其容積： V=SXH=r2H式中 V=環(huán)刀體積(cm3)S=環(huán)刀的橫斷面積(r2

40、)( cm3) H=環(huán)刀的高度(cm)將環(huán)刀在0.01g天平稱重(重量為a)在野外取樣時(shí)，先在樣地內(nèi)選擇適當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)，把土壤上面雜草鏟平，環(huán)刀即在上面向下插入土中，插入時(shí)應(yīng)保持環(huán)刀垂直下移，千萬(wàn)不可左右搖動(dòng)，以保持土壤自然結(jié)構(gòu)。直到環(huán)刀全部壓入土壤中(即土面與環(huán)刀的上口相平)，再用小鏟將環(huán)刀從土中輕輕取出，用小刀仔細(xì)切除多余部分，沿環(huán)刀邊削平，然后用濾紙把環(huán)刀兩端蓋住后，再把環(huán)刀的兩端蓋上有篩孔的蓋子（濾紙的作用是防止土粒從蓋子的小孔跑出）。迅速用0.01g天平稱重e（即環(huán)刀加濕土重量），由e-a=f（環(huán)刀內(nèi)濕土重）。每個(gè)實(shí)習(xí)小組一個(gè)樣方，每個(gè)樣方重復(fù)1次，共4次。用環(huán)刀于土壤每一層次取土的同時(shí)

41、，再用已知重量的小鋁盒取10-20克土壤(每個(gè)樣方重復(fù)1次)，于室內(nèi)烘干測(cè)得其這一層次土壤內(nèi)的土壤含水量(w)。由其含水量計(jì)算出整個(gè)環(huán)刀內(nèi)絕對(duì)干土重f(1-w)，以此計(jì)算土壤容重。 土壤容重3、土壤毛管孔隙度的測(cè)定土壤中受毛管力作用，所保持的水分稱為土壤毛管水，用測(cè)定毛管持水量的方法可以計(jì)算出土壤中毛管孔隙的百分比。 將測(cè)定容重用的原土樣，把環(huán)刀上方的蓋子打開(kāi)，每一環(huán)刀上方鋪一濾紙，然后將環(huán)刀放在有水源供給的淺盤(pán)上，使其籍毛管作用盡量吸水。2-3小時(shí)后環(huán)刀上端的濾紙有水分濕潤(rùn)時(shí)，表明土壤中毛管已被水接近飽和，取出環(huán)刀用濾紙吸干，進(jìn)行稱量，然后放回原處，每隔1小時(shí)取出反復(fù)稱重，直到恒重。 (注：

42、1cm3的水等于一克，水是存在于孔隙內(nèi)) 4、土壤總孔隙度的測(cè)定 將測(cè)定毛管孔隙度的原土樣，放入水槽中，使水面高度和環(huán)刀土面相平，靜置6小時(shí)后，將環(huán)刀從水槽中取出，梢置10秒鐘，使多余水流出，用干布將環(huán)刀擦干、稱重，然后再將環(huán)刀放回水槽內(nèi)，放置4-5小時(shí)后再次重復(fù)稱重，直到恒重。 5、土壤飽和水量測(cè)定土壤飽和水量也稱毛管最大持水量，亦稱土壤田問(wèn)持水量。土壤田間持水量是在土壤排除重力水后，保持毛管懸著水的最大數(shù)量。它也是土壤在田間的最大有效水量，其大小取決于土壤質(zhì)地，結(jié)構(gòu)。過(guò)去往往把田間持水量到穩(wěn)定調(diào)萎含水量之間的水分稱為有效水，但對(duì)植物而言，100%田間持水量到70%田間持水量之間的水分對(duì)植物

43、的生長(zhǎng)最為有效，含水量小于此值時(shí)，水分對(duì)植物的有效性就顯著減小，而且含水量愈接近于凋萎含水量，水分的有效性就愈小，植物越難利用。如果含水量超過(guò)田間持水量，則水分就要流失，導(dǎo)致地下水位的升高，易引起土壤鹽漬化等問(wèn)題，因此確定灌溉定額時(shí)需要考慮田間持水量的大小。 6、土壤非毛管孔隙度%土壤非毛管孔隙度%=土壤總孔隙度%一土壤毛管孔隙度%7、自然狀態(tài)下單位體積土壤中所含水分、空氣、固體物質(zhì)百分?jǐn)?shù)單位體積原狀土壤中，土粒，水分和空氣體積間的比即為土壤三相比。由于土壤水分和空氣是經(jīng)常變動(dòng)的，所以土壤三項(xiàng)比實(shí)際上是個(gè)依時(shí)間而變化的數(shù)值。土壤總孔隙中除了水分占有一部分外，其余均為土壤空氣所占據(jù)所以由總孔隙度中減去水分的容積后，即為土壤通氣度（空氣含量）。(1)土壤含水量（體積%）=土壤含水量(重量%) 容量(2)空氣含量%=總孔隙度%-土壤含水量(體積%)(3)固體物質(zhì)%=1-總孔隙度根據(jù)上述測(cè)定和計(jì)算的結(jié)果，可以繪成不同深度的土壤三相比示意團(tuán)，從圖中可以分析土壤總