生態(tài)學專業(yè)野外實習(修改)

1、生態(tài)學專業(yè)野外實習指導生物科學技術學院生態(tài)科學系2010年8月30日實習內容一 植物種群、群落及生物多樣性的調查 錯誤！未定義書簽一、實習內容錯誤！未定義書簽二、實習儀器 1三、實驗方法 1四、主要實習內容 3實習內容二動物群落結構多樣性、空間分布和生態(tài)位14一、實習目的 14二、調查方法 14三、統(tǒng)計方法 15實習內容三生物入侵及生物多樣性與生產(chǎn)力的關系錯誤！未定義書簽一、生物入侵的危害調查錯誤！未定義書簽二、生物多樣性與生產(chǎn)力的關系 錯誤！未定義書簽實習內容四土壤動物、植物種群及群落對土壤基本性質的影響22一、實習目的 22二、野外物質準備 22三、野外實習內容 22實習內容一 植物種群、

2、群落及生物多樣性的調查一、實習目的通過對研究地高等植物、低等植物、土壤動物、鳥類和獸類的調查和初步 分析，了解研究地植物，動物，鳥類和獸類的種類、數(shù)量及生態(tài)分布，為進一 步深入研究生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能提供重要的基礎資料，對調查地生物多樣性 的保護也具有一定的理論和實踐意義。二、實驗儀器GPS皮尺；卷尺；繩索；75%勺乙醇；雙筒望遠鏡；植物標本夾；枝剪； 小刀；植物采集記錄本；手鏟；標簽三、實驗方法1、植物調查方法（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。一般地，群落越 復雜，樣方面積越大。通常草本群落的樣方大小為im，較高的草本群落也有用4 m或更大的

3、樣方，灌木的樣方大小通常為 3mX3m. 4m>4m甚至5m5m,喬木的樣方 大小通常為loo m。全部樣方的總面積，應略大于群落的最小面積。取樣數(shù)目越 多，取樣誤差越小。樣方在群落中的設置有隨機設置、規(guī)則設置、主觀設置（代表樣地設置）等 不同的方法。隨機設置樣方（隨機取樣）是在群落中隨機確定每一個樣方?？稍?群落中系統(tǒng)地設置一些點，編上1, 2, 3,100等數(shù)字，然后隨機地抽取其中 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， 如在群落中設置幾條等距離的樣線，然后在每一樣線的相等間距設置樣方。主觀 取樣即在認為有代表性的地段設置樣方。 樣帶法為了研究環(huán)境變化

4、較大的地方，以長方形作為樣地面積，而且每個樣地面積 固定，寬度固定，幾個樣地按照一定的走向連接起來，就形成了樣帶。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，在一個環(huán)境異質性比較突出、群落也比較復雜多變的群落調查時，為 了提高研究效率，可以沿一個方向、中間間隔一定的距離布設若干平行的樣帶， 再在與此相垂直的方向，同樣布設若干平行樣帶。在樣帶縱橫交叉的地方設立樣 方，并進行深入地調查分析。 樣線法用一條繩索系于所要調查的群落中，調查在繩索一邊或兩邊的植物種類和個 體數(shù)。樣線長度一般不短于50米，樣線數(shù)目不少于5-10條。樣線法一般

5、適用于 喬木、灌木、大型草木和稀疏分散的種類。它省時省力，但準確性不如樣地法。 樣線法獲得的數(shù)據(jù)在計算群落數(shù)量特征時，有其特有的計算方法。它往往根據(jù)被樣線所截的植物個體數(shù)目、面積等進行估算。 無樣地取樣法無樣地法是不設立樣方，而是建立中心軸線，標定距離，進行定點隨機抽樣。 比較常用的方法有有最近個體法、近鄰法、隨機成對法和中心點四分法。2、樣方面積的確定（種一面積曲線的編繪）樣方調查是野外生態(tài)學最常用的研究手段。要進行樣方調查，首先要確定 樣方面積。樣方面積一般應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) 種一面積曲線的繪

6、制來確定的。（1）一般說明在擬研究群落中選擇植物生長比較均勻的地方，用繩子圈定一塊小的面 積。對于草本群落，最初的面積為 10X10 cm,對于森林群落則至少為5X 5 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大，每擴大一 次，就登記新增加的植物種類。開始，植物種類數(shù)隨著面積擴大而迅速增加， 逐步面積增加但數(shù)目降低，最后面積擴大時植物種類很少增加。（2）樣方面積擴大的方式關于面積的擴大，用巢式樣方法。即在研究草本植被類型的植物種類特征 時，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

7、相應面積中物種的數(shù)量。把含樣地總種 數(shù)84%勺面積作為群落最小面積。順序面積m種類11/6421/3231/1641/851/461/2718294108111612321364141281525616 將以上獲得的結果，在坐標紙以面積為橫坐標、種類數(shù)目為縱坐標作圖，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，即一個群落或生境中物種數(shù)目的多寡；(2)種的均勻度，即一個群落或生境中全部物種個體數(shù)目的分配狀況，它反映的是各物種 個體數(shù)目分配的均勻程度。多樣性指數(shù)是反映豐

8、富度和均勻度的綜合指標，生 態(tài)學考察中較多使用的多樣性指數(shù)有辛普森指數(shù)(Simps on's index )、香農(nóng)- 威納(Shannon- Wiener)指數(shù)及均勻度指數(shù)。1、辛普森多樣性指數(shù)(Simpson's diversity index):該指數(shù)假設，對無限大的群落隨機取樣，樣本中兩個不同種個體相遇的幾率可認為是一種多樣性的測度。用公式表示為：D=1-兀呼ui式中，S為物種數(shù)目。P為第i個種的個體數(shù)量。2. 香農(nóng)-威納指數(shù)(Shannon-Weiner index )及均勻度：該指數(shù)假設在無限大的群落中對個體隨機取樣，而且樣本包含了群落中所 有的物種，個體出現(xiàn)的機會即

9、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。其計算公式為：E=H/I nS式中：H為香農(nóng)指數(shù)；E為香納均衡度指數(shù)；Pi為第i種個體數(shù)在全體物種個 體數(shù)中所占的比例，如以個體數(shù)量而言，ni為第i個種的個體數(shù)量，N為總個體數(shù)量，則有Pi=ni/N ； S為物種數(shù)目。四、主要實習內容1、植物調查在對研究地全面踏查的基礎上，確定一條圍繞整個山體一周的橫向路線，樣 地間隔約500 m左右，再在每個以取樣位置為正交中點的垂直于橫向路線的縱向 路線上取樣1-3個，具體數(shù)目根據(jù)從山腳至山脊或山頂?shù)南鄬Ω叨葋泶_定(海拔間隔約50 m左右)，但確保每個坡向的高、中、低海拔至少都有一個樣地。

10、喬 木層樣方面積為10 m X10 m，共取樣地40個。用GPS記錄樣地位置、海拔等， 將高度3 m,且胸徑為cm的植物記為喬木層，對它們進行每木調查，記錄種名、胸徑、高度等，具體記錄見表1-1、1-2、1-3。在每個樣地內隨機取2個5 m X5 m灌木層樣方，共80個；隨機取4個1mX1 m草本層樣方，共160個。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表1-1、1-2、1-4、1-5。2、獸類和鳥類調查直接計數(shù)法。使用雙筒望遠鏡，按我們實習期間預定的路線，定點記錄所觀察到的鳥種類和數(shù)量3、實驗數(shù)據(jù)記錄（1）物候期的記錄這是全年連續(xù)定

11、時觀察的指標，群落物候反映季相和外貌，故在一次性調查 之中記錄群落中個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。 物候期的劃分和記錄方法各種各樣，有分五個物候期的，如營養(yǎng)期、花蕾期、開 花期、結實期、休眠期。經(jīng)過專家們多年實踐，發(fā)現(xiàn)以分為以下 6個物候期記錄為好：1. 營養(yǎng)期：一一或者不記；2. 花蕾期或抽穗期：V;3. 開花期或抱子期：0（可再分：初花？；盛花0:末花C）4. 結果期或結實期：+ （可再分：初果七盛果+;末果F5. 落果期、落葉期或枯黃期：（常綠落果）6. 休眠期或枯死期：人（一年生枯死者可記 X）如果某植物同時處于花蕾期、開花期、結實期，則選取一定面積，估計其

12、一 物候期達50%以上者記之，其它物候期記在括符中，例如開花期達50%以上者，則記0（V, +）。（2）生活力的記錄生活力又稱生活強度或茂盛度。這也是全年連續(xù)定時記錄的指標。一次性調 查中只記錄該種植物當時的生活力強弱，主要反映生態(tài)上的適應和競爭能力， 不包括因物候原因而生活力變化者。生活力一般分為3級：強（或盛）：（營養(yǎng)生長良好，繁殖能力強，在群落中生長勢很好）中：不記（中等或正常的生活力，即具有營養(yǎng)和繁殖能力，生長勢一般）弱（或衰）：O （營養(yǎng)生長不良，繁殖很差或不能繁殖，生長勢很不好）（3）Raunklaer生活型類別及識別準則（1）高位芽植物（Ph）： 高位芽植物（Meg.Ph）:高3

13、0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2 7.5 （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） : 0.25 2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）:過冬芽處于地面，

14、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。例如大部分多年生草本，多數(shù)蕨類植物，冬枯的草質藤本地表附近植物等等。（4）地下芽植物（G）:過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；個別草質藤本植物等。（5） 一年生植物（T）:種子過冬植物。例如一年生植物，包括個別的二年生植物。 還有一些附加的編寫代號：闊葉的（B）、針葉的（N）、藤本的（L）、木質藤本（W L）、 草質藤本（H.L）、附生的（E.P）、寄生的（P）等等。（4）樹高和干高的測量具體參見測高儀施用說明。（5）胸徑和莖徑的測量胸徑指樹木的胸高直徑大

15、約指距地面1.3米處的樹干直徑。嚴格的測量要用 特別的輪尺（即大卡尺），在樹干上交叉測兩個數(shù)，取其平均值，因為樹干有圓 有扁，對于扁形的樹干尤其要測兩個數(shù)。在地植物學調查中，一般采用鋼卷尺測量即可，如果碰到扁樹干，測后估一個平均數(shù)就可以了，但必須要株株實地測量。如果碰到一株從根邊萌發(fā)的大樹，一個基干有3個萌干，則必須測量三個胸徑， 在記錄時又用括弧劃在一個植株上。胸徑 2.5厘米以下的小喬木，一般在喬木層 調查中都不必測量，應在灌木層中調查?；鶑绞侵笜涓苫康闹睆?，是計算顯著度時必須要用的數(shù)據(jù)，測量時，也要用輪尺測兩個數(shù)值后取其平均值。一般用鋼尺也可以。一般樹干直徑的測量位置是距地面30厘米處

16、。同樣必須實測。(6) 冠幅、冠徑和叢徑的測量冠幅指樹冠的幅度，專用于喬木調查時樹木的測量，嚴格測量時要用皮尺， 選通過樹干在樹下量樹冠投影的長度， 然后再通過樹干與長度垂直量投影的樹冠 的寬度。例如長度為4米，寬度為2米，貝U記錄下此株樹的冠幅為4X2米。然而在 地植物學調查中多用目測估計，估測時必須在樹冠下來回走動，用手臂或腳步幫 忙測量。特別是那些樹冠垂直的樹，更要小心估測。冠徑和叢徑均用于灌木層和草本層的調查，因為調查的樣方面積不大，所以 進行起來不會太困難。測量冠徑和叢徑的目的在于對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， 測量

17、時以植物種為單位，選測一個平均大小(即中等大小)的植冠直徑，如同測胸徑 一樣，記一個數(shù)字即可，然后再選一株植冠最大和植株測量直徑記下數(shù)字。叢徑指植物成叢生長的植冠直徑，在矮小灌木和草本植物中各種叢生的情況較常見， 故可以叢為單位測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)的測量群落總蓋度是指一定樣地面積內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%如果林內有一個小林窗，地表正好都為裸地，太陽光直射 時，光

18、斑約占蓋度的10%其它地面或為樹木覆蓋，或為草本覆蓋，故此樣地的 總蓋度為90%總蓋度的估測對于一些比較稀疏的植被來說，是具有較大意義的。 草地植被的總蓋度可以采用縮放尺實繪于方格紙上，再按方格面積確實的蓋度百 分數(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。 實測時可用方格紙在林地內鉤繪，比之估測要準確的多。種蓋度指各層中每個植物種所有個體的蓋度， 一般也可目測估計。蓋度很小 的種，可略而不計，或記小于1%個體蓋度即指上述的冠幅、冠徑，是以個體為單位，可以直接測量。由于植 物的重疊現(xiàn)象，故個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。

19、土壤動物、鳥類和獸類的名錄4、實習結果處理及分析:分析處理生物多樣性調查結果。總結得出大圍山植物，動物，鳥類和獸類分 布名錄。各類多樣性指數(shù)計算結果的差異分析。根據(jù)我們調查結果和大圍山實際的旅游開發(fā)利用情況，結合生態(tài)學專業(yè)所學 的專業(yè)知識，提出合理保護當?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）調查的樣地（樣方）記錄總表群落名稱野外編號記錄者日期至內編號樣地面積地點海拔高度坡向坡度群落咼總蓋度主要層優(yōu)勢種群落外貌特點小地形及 樣地周圍 環(huán)境分層及各 層特點層高度層蓋度丿層層高度層蓋度丿層層高度層蓋度丿層層高度層蓋度丿層層高度層蓋度丿層突出的生 態(tài)現(xiàn)象地被物情 況此群落

20、還 分布于何 處人為影響 方式和程 度群落動態(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 第頁層次名稱 層高度 層蓋度 調查時間 記錄者編號多優(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般最 高般最大表1-3喬木層野外樣方調查表群落名稱 樣地面積野外編號第頁層次名稱 層高度層蓋度調查時間記錄者編號植物名稱高度株數(shù)蓋度物侯 期生活 力附記表1-4灌木層野外樣方調查表群落名稱 樣地面積野外編號第頁層次名稱 層高度層蓋度調查時間 記錄者編號植物名稱高度（m）冠徑（m叢徑（m）株叢數(shù)蓋度（%物 候 期生 活 力附記般最 高般最大般最大表1-5草本層野外樣方調查

21、表群落名稱 樣地面積野外編號第頁層次名稱 層高度層蓋度調查時間 記錄者編號植物名稱花序咼(m葉層咼(cm)冠徑(cm)叢徑(cm)株叢數(shù)蓋度(%物 候 期生 活 力附記般最 高般最 高般最 高般最 高實習內容二動物群落結構多樣性、空間分布和生態(tài)位的調查一、實習目的1. 動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、隨機分布）與生境的關 系；B. 了解不同物種的分布類型與其自身生物學特性的關系；C. 了解不同物種的分布類型與其食物的關系；D. 了解日溫變

22、化對不同物種分布型的影響。3. 生態(tài)位（空間生態(tài)位和時間生態(tài)位）的研究目的A. 了解各物種生態(tài)位的異同；B. 各物種對資源的利用程度，了解各物種間的因資源而產(chǎn)生的競爭關系；C. 了解生態(tài)位維度的劃分。、調查方法1 群落結構多樣性調查采取對角線10點取樣（見圖1）,采用目測和指管捕捉相結合的方法，觀察及記載樣點內所有動物種類和數(shù)量，所采動物標本均用75%勺酒精殺死保存帶回室內鑒定?；刎蠂鴪D1 :樣方的布局2 空間分布型調查方法選擇樣地一塊，劃定取樣框，每次在劃定的取樣框內以單叢為單位逐點逐 叢記載動物的數(shù)量及種類。為消除邊際效應的影響，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

23、距離。3.生態(tài)位調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）三個資源級， 調查和統(tǒng)計各樣方不同資源等級內的物種的種類和數(shù)量。tn2圖2 :樣方布局、統(tǒng)計方法1. 應用下列公式分別測定動物的生態(tài)位寬度和重疊值。s生態(tài)位寬度米用Lev ins的計算公式：B= 1/s'，R。i 二生態(tài)位重疊(niche overlap )的測定采用 Cowll and Futuyma(1971)提出 的生態(tài)位相似性比例公式：即G =1-1/2 E |Rh -匕,式中的0為i物種與j 物種的比例相似性，并且C =C ,Pi

24、h為i物種在第h資源等級中利用資源占的比 例；Pjh為j物種在第h資源等級中利用資源占的比例。2 .應用下列公式測定常見的主要優(yōu)勢種群的空間分布型。* 平均擁擠度m* M=x s . x -1 x為平均密度，S為樣本方差，平均擁擠度表示生物個體在 一個樣方中的平均鄰居數(shù)，它反映了樣方內生物個體的擁擠程度。 I指標I= s2/x -1當I V0時為均勻分布，當I=0時為隨機分布，當I >0時為聚集分布，(Moore,1954)* _ m/ x指標m_*_在Moore(1954)的M指標的基礎上，Lloyd (1967)提出M/x指標，即平均 M _M _擁擠度與其平均值之比值。當m/x V

25、1時為均勻分布，當m/x =1為隨機分布，* _/ X >1時聚集分布。 G指標CA=( s2 x -1 ) /x當CAV 0時為均勻分布，當CA= 0時為隨機分布，當CA>0時為聚集分布。 擴散系數(shù)C當CV 1時為均勻分布，當C= 1時為隨機分布，C> 1時為聚集分布。 負二項分布中的K指標2 2在負二項分布中，K=x /(s - x)，當KV 0時為均勻分布，當K> -時 為隨機分布，當K> 0時為聚集分布。m MM回歸分析法MIwao (1968，1971，1976)建立了如下 M M回歸式：MM = ：M式中a為分布的基本成分按大小分布的平均擁擠度：當a=

26、 0時，分布的基本成分為單個個體；當a> 0時，個體間相互吸引，分布的基本成分為個體群； 當aV0時，個體間相互排斥。B為基本成分的空間分布圖式：當1時，為均勻分布；1時，為隨機分布，當B> 1時，為聚集分布。 幕法則Taylor (1961)在大量生物種群資料的統(tǒng)計分析中，發(fā)現(xiàn)樣本平均數(shù)與方 差的對數(shù)值之間存在如下的回歸關系：2 _Lgs =lga+blg x當b > 0時為均勻分布，b=1時為隨機分布，b> 1時為聚集分布。3.群落生物多樣性參數(shù)的測定香農(nóng)維納多樣性指數(shù)(Shannon Wiener diversity index )，即卩 H'= -35i

27、LnPi; 均勻性指數(shù)(Evenness): E=H/Hmax =H/InS. 其中 Pi 為第 i 種 個體占總個體數(shù)的比例；S為物種豐富度，即物種種數(shù)。實習內容三生物入侵及生物多樣性與生產(chǎn)力的關系生物入侵背景：生物入侵(Biological invasion)指一種生物被引進到原產(chǎn) 地以外的國家或地區(qū)后在新的引進地具有一定的分布和豐度，能繁衍后代，并 且對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，生物入 侵成為生態(tài)學研究的一個熱點。生物入侵威脅到當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的結構和功能， 改變生態(tài)系統(tǒng)的地貌、水文氣象和地球化學循環(huán)等性質；并且能改變群落的物 種多樣性、豐度、頻度以及物種的組

28、成。生物入侵能抑制本地種的生長甚至能 取代本地種，改變土壤的物理和化學性質，改變群落的初級生產(chǎn)力以及降解速 率，干擾水肥的循環(huán)，極大的影響到動植物的多樣性，影響到群落為的頻度和 強度，進而引起許多生態(tài)的、經(jīng)濟的和社會的問題。生物入侵還被認為對全球 氣候變化產(chǎn)生一定的影響，并被認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、生物入侵的危害調查1、實驗目的和意義1）了解入侵植物對入侵地植物群落物種多樣性及各種理化因子的影響2）了解入侵植物對入侵地動物物種多樣性的影響3）了解入侵植物對入侵地微生物物種多樣性的影響2、實驗器材照度計、卷尺、鐮刀、便攜性天平（精度0.1 g ）、土鉆、脫脂棉、

29、無水酒精、大試管、管口瓶、圭寸口袋（10 cmX10 cm）。3、實驗內容1）、比較三種亞群落（見圖1 ）樣方內植物的物種多樣性（參見群落調查 方法）圖1入侵地三個亞群落（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 每個亞群落內采用梅花形選取 5個1米X 1米的樣方，分別測定各樣方內植物 的種類和每種植物的株數(shù)。2）、比較三種亞群落樣方內植物光照度（照度計測量） 照度計放置在地面上，依次測定 5個樣方的光照度。3）、比較三種亞群落樣方內植物生物量（收割）測定完各樣方的光照度后，再用鐮刀沿地面收割樣方內所有的植物，并用 天平分別稱

30、取各樣方內的植物的地上生物量（g）。4）、比較三種亞群落樣方內土壤理化性質（pH N含量、P含量、K含量、 含水量）收割后，在每個樣方內用梅花形取表層 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，帶回實驗室分別分析土壤的 pH、N含量、P含量、 K含量、含水量。5）、比較三種亞群落樣方內土壤節(jié)肢動物多樣性（具體參見土壤動物多樣性調查方法）6）、比較三種亞群落樣方內陸生節(jié)肢動物多樣性（具體參見土壤動物多樣性調查方法）7）、比較三種亞群落樣方內陸生節(jié)肢動物多樣性二、生物多樣性與生產(chǎn)力的關系（限草地）研究背景：生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的關系研究一直是生態(tài)學研究的 一個熱點。目前的

31、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 關系，分別是鐘形曲線關系、U形曲線關系、正相關、負相關和無相關，這五 種關系互不排斥，但是也沒有哪種關系占主導地位。造成這種不同的原因是因 為干擾、消費者、生態(tài)位特化、空間尺度大小、群落密度、均勻度、土壤營養(yǎng) 狀況及群落密度、均勻度及土壤營養(yǎng)狀況都會對這二者間的關系產(chǎn)生影響。以 前的研究主要集中于控制實驗，而對野外條件下生物多樣性與生產(chǎn)力的關系不 明確，本實驗旨在測定野外條件下這二者的關系。1、實驗目的：深入了解野外有或無入侵植物條件下生物多樣性與生產(chǎn)力間的關系，進一步了解入侵植物的危害性以及生物多樣性對系統(tǒng)穩(wěn)定性的意義。2、實驗器材：卷尺

32、、鐮刀、便攜性天平（精度 0.1 g ）、封口袋、標簽紙3、實驗內容：野外條件下，每組采集有20個具有不同植物物種數(shù)目植物樣方 （1mK 1m）, 分別數(shù)出每個樣方內植物的物種數(shù)，并同時收割樣方內各植物稱重，得出其地 上部分的生物量。如果樣方內有入侵植物則做出標記，分別稱取入侵植物及非 入侵植物的生物量。1）采集完20個樣方后，作出生物多樣性與生產(chǎn)力的關系圖，同時分析 生物多樣性與生產(chǎn)力的關系。2）分別作出有和無入侵植物樣方的生物多樣性與生產(chǎn)力關系圖，分析生物多樣性與生產(chǎn)力的關系并比較有和無入侵植物的異同。表2-1入侵群落三個亞群落測定指標數(shù)據(jù)表測定指標入侵植物亞群落植物種類（含入侵）Samp

33、le 1Sample 2Sample 3Sample 4Sample 5光照度（IX ）Sample 1Sample 2Sample 3Sample 4Sample 5生物量Sample 1Sample 2Sample 3Sample 4Sample 5混合群落本地植物群落表2-2生物多樣性與生產(chǎn)力的關系入侵植物無入侵植物物種數(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 15

34、Sample 16Sample 17Sample 18Sample 19Sample 20實習內容四土壤動物、植物種群及群落對土壤基本性質的影響土壤學野外教學實習和室內分析是生態(tài)學教學的重要組成之一，是理論聯(lián)系實際的最佳途徑，通過野外和實驗室實習，將土壤的物理、化學及生物學性 質等特性，與不同生物、氣候、地形等條件下的各個土壤所具備的個性聯(lián)系起 來，實現(xiàn)理性認識與感性認識的有機結合。本次土壤學野外實習的最基本手段 是在土壤動物、植物種群及群落調查的基礎上，通過對應土壤樣品的采集及實 驗室分析，分析不同地形、土壤動物或植物對土壤基本性質的影響，進一步分 析土壤與土壤動物或植物間的相互關系。、實習

35、目的1、掌握野外土壤調查的原理和操作技能：了解不同土壤動物、植物種群及群落以及不同生態(tài)系統(tǒng)土壤的形成條件，學會識土、辯土。2、學會對土壤及其環(huán)境特征的相關分析：分析不同土壤動物、植物種群及群落及不同生態(tài)系統(tǒng)土壤的基本性狀，并結合其環(huán)境條件，分析其形成原因；同時分析不同地貌部位、不同植物群落下的 土壤特征的差異；并評價其生產(chǎn)性能。3、撰寫調查報告，學習科技文章的寫作。、野外物質準備GPS全球定位儀；鐵鍬；小刀；封口塑料袋；標簽；濾紙；環(huán)刀；鋁盒;O.OIg便攜式天平；鉛筆；記錄本。三、野外實習內容實訓一 土壤樣品的采集與制備1、土壤分析樣品的采集在進行動、植物觀察或樣品采集的同時，進行土壤分析樣

36、品采集。土壤分 析樣品一般是表層土壤多點混合樣（約 20厘米）。采集前應根據(jù)動植物調查情 況布點，一般是一個調查樣方采集一份分析樣品，如果樣方面積大，應增加采樣數(shù)。一般一份分析樣品，不應少于10個樣點。樣點布設方式因地塊形狀而異， 一般有方格法、棋盤式、蛇形曲線法等幾種布點方式。地塊呈長方形且地力不 均勻者，采用蛇形曲線布點方式；地塊呈正方形而面積不大者，采用方格布點 方式；地塊大而地力不均勻者，采用棋盤式布點方式。各點采集的土樣充分混 合，用四分法棄去多余部分，留 500-1000 g,裝袋，內貼一個標簽，外貼一個 標簽，標簽上注明采樣地點、時間、土壤類型、采集人等。2、土壤分析樣品的處理野

37、外取回的土樣，必須攤開，風干，揀去根系及殘枝落葉，避免暴曬。風 干后的樣品全部用木棍或瓶子輾碎，全部過1mm篩，用四分法取1/2裝于封口袋中，用于分析pH、鹽分含量等；剩余1/2再全部輾磨，過0.25mm篩， 裝于封口袋中，用于分析有機質、全氮等。同時，一定要貼上標簽，注明地點， 層次深度、篩徑、時間，采樣人等。實訓二 土壤水分和孔隙度的測定1、土壤自然含水量的測定土壤水分是土壤肥力重要的組成部分， 也是植物生長不可缺少的條件，土 壤中的營養(yǎng)物質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 物質的積累、轉化和運轉，以及土壤生物和微生物的生活，都離不開土壤水分， 特別是在我國北方的干旱

38、和半干旱地區(qū)的造林成敗往往主要取決于當?shù)氐耐寥?水分狀況，所以說： 土是基礎，水是命脈”。方法與原理：土壤水分的測定方法很多，最常用的是烘干法，在 一定溫度 下，自由水和吸濕水都被烘干，而一般土壤有機質則不致分解，但是也有某些 有機質在此溫度烘烤時能逐漸分解而失重，而另一些有機質則能逐漸氧化而增 重。因此，嚴格說來，用烘干法只能測得近似的水分含量，但由于一般上壤有機質含量不多，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 分含量的準確度和精密度通常已能達到上壤分析的要求，因此在一般上壤分析 工作中，測定土壤水分仍以烘干法為基礎。取小鋁盒，洗凈后先烘干，再用感量為 0.01g的電子天平

39、稱出小鋁盒的重 量。取要測定的土壤10-20克（與環(huán)刀測定容重土壤層次相同），放入盒內后迅 速稱重，以免水分蒸發(fā)，影響測定的準確性，同時注意揀出石粒和植物殘渣，得 濕土重+鋁盒重”帶回實驗室放進烘箱，鋁盒的蓋子平放在盒下，在 105C 的溫度中烘烤8小時，取出鋁盒，隨手蓋好盒蓋，故進干燥器中冷卻 20分鐘， 立即稱重 干土重+盒重”若稱量時不能稱得恒定重量，則繼續(xù)烘烤 8小時，冷卻后再稱重，直至恒重為止（兩次重量之差不大于3毫克）水分重土壤含水率（%）=水分豐 100干土重（濕土重 盒重）-（干土重 盒重） x 1 （ （干土重+盒重）-盒重注：以上為土壤含水量所占土壤重量的百分數(shù)如果說明土壤

40、水分孔隙的容積,或了解土壤水分和土壤空氣的比率時,應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%二土壤含水量（重量% 容重2、土壤容重的測定土壤容重是指土壤在未破壞自然結構的情況下，單位容積的干土重，以 g/cm3表示。土壤容重及孔隙度是土壤松緊狀況的反映，而它們和土壤質地、結 構、有機質含量、土壤緊實度、人工措施等有關，并可作為判斷土壤肥力高低 的一項重要指標。測定土壤容重的方法很多，本實訓介紹常用的環(huán)刀法，此法 操作簡便，結果比較準確，且能反映野外實際情況。方法是利用一定容積的環(huán) 刀切割未攪動的自然狀態(tài)的土樣，使土樣充滿其中、稱

41、量后計算單位體積的烘 干土重量。環(huán)刀：常用的無縫鋼管環(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)刀的高度和內徑，并計算出其容積：V=SXH=n2 H式中 V環(huán)刀體積（cm3）S*刀的橫斷面積（n2）（ cm3）H= 環(huán)刀的高度（cm）將環(huán)刀在O.OIg天平稱重（重量為a）在野外取樣時，先在樣地內選擇適當?shù)牡攸c，把土壤上面雜草鏟平，環(huán)刀 即在上面向下插入土中，插入時應保持環(huán)刀垂直下移，千萬不可左右搖動，以 保持土壤自然結構。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

42、小刀仔細切除多余部分，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)刀內濕土重）。每個實習小組一個樣方，每個樣方重復1次，共4次。用環(huán)刀于土壤每一層次取土的同時，再用已知重量的小鋁盒取10-20克土壤（每個樣方重復1次），于室內烘干測得其這一層次土壤內的土壤含水量 （W） O 由其含水量計算出整個環(huán)刀內絕對干土重 f（1-w），以此計算土壤容重。土壤容重f (1 w)V(g/cm3)3、土壤毛管孔隙度的測定土壤中受毛管力作用，所保持的水分稱為土壤毛管水，用

43、測定毛管持水量 的方法可以計算出土壤中毛管孔隙的百分比。將測定容重用的原土樣，把環(huán)刀上方的蓋子打開，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上，使其籍毛管作用盡量吸水。2-3小時后環(huán)刀上端的濾紙有水分濕潤時，表明土壤中毛管已被水接近飽和，取出環(huán)刀用 濾紙吸干，進行稱量，然后放回原處，每隔 1小時取出反復稱重，直到恒重土壤毛管孔隙度吸水2-3小時后帶土環(huán)刀重 -環(huán)刀重-環(huán)刀內干土重環(huán)刀容積（兀r2）4、土壤總孔隙度的測定將測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

44、放回水槽內，放置4-5小時后再次重復稱重，直到恒重。土壤總孔隙度100%浸水6小時后帶土環(huán)刀重 -環(huán)刀重一環(huán)刀內干土重環(huán)刀容積（町2）5、土壤飽和水量測定土壤飽和水量也稱毛管最大持水量，亦稱土壤田問持水量。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地，結構。過去往往把田間持水量到穩(wěn)定調萎含水量之間的水分稱為有效水，但對植 物而言，100%0間持水量到70%0間持水量之間的水分對植物的生長最為有效， 含水量小于此值時，水分對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

45、超過田間持水量, 則水分就要流失，導致地下水位的升高，易引起土壤鹽漬化等問題，因此確定 灌溉定額時需要考慮田間持水量的大小。土壤飽和含水量100浸水6小時后帶土環(huán)刀重-環(huán)刀重-環(huán)刀內干土重環(huán)刀內干土重&土壤非毛管孔隙度%土壤非毛管孔隙度土壤總孔隙度k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、固體物質百分數(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)常變動的，所以土壤三項比實際上是個依時間而變化的 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

46、壤含水量（體積 %二土壤含水量（重量%）容量 空氣含量總、孔隙度土壤含水量（體積%）（3）固體物質=1總、孔隙度根據(jù)上述測定和計算的結果，可以繪成不同深度的土壤三相比示意團，從 圖中可以分析土壤總孔隙度和孔隙中的水分和空氣的相互數(shù)量關系。8風干土壤含水量風干土中水分含量受大氣中相對濕度的影響。它不是土壤的一種固定成 分，在計算土壤各種成分時不包括水分。因此，一般不用風干土作為計算的基 礎，而用烘干土作為計算的基礎。分析時一般都用風干土，計算時就必須根據(jù) 水分含量換算成烘干土。測定時把土樣放在105110C的烘箱中烘至恒重，則失去的質量為水分 質量，即可計算土壤水分百分數(shù)。在此溫度下土壤吸著水被蒸發(fā)，而結構水不 致破壞，土壤有機質也不致分解。本標準用于測定除石膏性土壤和有機土（含 有機質20%以