森林生態(tài)學實驗指導書

1、福建農(nóng)林大學林學院森林生態(tài)學實驗指導書福建農(nóng)林大學林學院生態(tài)環(huán)境系實驗一生物氣候圖的繪制水熱組合狀況在決定植被類弄中起著重要的作用。Walter生物氣候圖解能較好地反映 水、熱二者綜合的氣候特點，是目前解釋植被分布規(guī)律的一種比較理想的方法。Walter生物氣候圖解主要是用月平均氣溫和月平均降水量的匹配關(guān)系來表示生物氣候 類型。通常以月平均氣溫和月平均降水量為兩個縱坐標(右邊為降水量，左邊為溫度)，兩 者之間的匹配關(guān)系為P=2T(其中P為月平均降水量，丁為月平均溫度)，而用一年中的12 個月份作為橫坐標。實驗目的：掌握生物氣候圖的繪制方法加深理解植被分布與氣候之間的相互關(guān)系，并預測研究區(qū)域的地帶

2、性植被類型 及其特點實驗器材：1、氣象資料(世界主要城市氣候數(shù)據(jù))2、實驗器材坐標紙、直尺、鉛筆、橡皮等方法與步驟1、氣象數(shù)據(jù)的整理2、坐標軸刻度的確定按P=2T分別建立兩條縱軸(降水與溫度)的坐標刻度值，每個刻度的大 小視站點逐月平均溫度和平均降水量的具體數(shù)值大小而定，如月平均溫度 曲線1刻度(即1格)等于10C，則月平均降水刻度1格等于20mm。若 月平均降水量超過100mm，則刻度單位縮小1/10。以兩條均分為12段(代表12個月)的平行直線作為橫坐標，并從左至右 依次標出1月、2月、3月、12月。3、生物氣候圖的繪制根據(jù)上述確定的坐標體系以及計算出來的逐月年平均降水量和逐月年平均溫度，

3、在 坐標紙上繪制年平均降水量曲線和年平均溫度曲線，并標定圖示。將降水曲線與溫度曲線相交的區(qū)域填充不同的標示符。如果溫度曲線在上， 降水曲線在下，兩者間的區(qū)域表示干旱區(qū)，將此區(qū)域用小黑點填充。如果溫度曲線在下，降水曲線在上，兩者間的區(qū)域表示濕潤期，將此區(qū)域 用細黑豎線填充。月平均降水量超過100mm的區(qū)域用黑色填充。在降水軸的上方，標明該站點的年均溫度和年均降水量。在溫度軸的上方標明該站點的海拔高度和經(jīng)緯度。在雙線橫軸上將月平均溫度低于0C的月份用斜線填充。在氣候圖解的左上方注明站點的名稱。原始數(shù)據(jù)見附錄。實驗二環(huán)境因子對植物形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響一、實驗目的：1、掌握生長在不同環(huán)境下的植物形態(tài)結(jié)構(gòu)的特

4、點，理解植物形態(tài)結(jié)構(gòu)是如何適應于 其生境特征。掌握從植物外部形態(tài)及生長，生境特點上鑒別植物耐蔭性的方法。2、理解植物器官的結(jié)構(gòu)特點對植物生長發(fā)育及其環(huán)境適應的意義。初步判定植物對 光照強度的適應類型.二、實驗原理：在植物的生長發(fā)育過程中，光和水是極其重要的生態(tài)因子。根據(jù)植物與其生境中水分的 的關(guān)系，把植物分為水生植物、陸生植物（包括了中生植物和旱生植物）。水生植物依據(jù)其 生活型又可分為沉水植物、浮水植物和挺水植物。生長在不同環(huán)境中的植物，在演化過程中 會形成一些適應環(huán)境的結(jié)構(gòu)特征，其中以葉的結(jié)構(gòu)變化最為顯著。葉子是植物的重要器官， 它有兩大生理功能，光合作用和蒸騰作用。蒸騰作用是根系吸收水分的

5、動力之一，植物根系 吸收的礦物質(zhì)主要是隨蒸騰液流上升并轉(zhuǎn)運到植物體的其他部位。另外，蒸騰作用也能降低 葉片的表面溫度，從而使葉子在強烈的日光照射下，不至于因溫度過分升高而受損傷。但蒸 騰作用會消耗很到植物體內(nèi)的水分，因而植物根系吸收的水分和葉片蒸騰作用消耗的水分之 間需達到一個等量的狀態(tài)，即水分平衡狀態(tài)。植物在長期的進化過程中，逐漸形成了防止水 分散失的結(jié)構(gòu)，如葉表面的角質(zhì)層，密生絨毛，氣孔下陷或形成氣孔窩，葉片內(nèi)儲水組子發(fā) 達等，都是為了適應保持水分，減少水分蒸騰的特征。植物生活于不同的生態(tài)環(huán)境中其葉片 的這些適應性結(jié)構(gòu)不同，形態(tài)變化也較大。陽光，是植物光合作用的能量來源，但是由于植物長期適

6、應不同的環(huán)境條件，不同的植 物需要光的強度是不同的。根據(jù)植物對光照強弱不同的要求，可把它們分為陽性植物（喜光 植物，或“習光植物”），和陰性植物（喜陰植物，或“習陰植物”）兩大類。陽地植物與陰生 植物是生長在不同光照強度環(huán)境中的植物，由于葉是直接接受光照的器官，因此，受光照強 度的影響，也就容易反映在它們的形態(tài)和結(jié)構(gòu)上。又因為具有相同基因型的植物若長期生活 在不同的生態(tài)環(huán)境中，會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)和生理的趨異性;而不同基因型的植物生活在同一環(huán)境中， 又會出現(xiàn)趨同性，所以，即使是同一植物，因葉所處位置的光照不同，也會有陰生與陽生的 差異。一般來說樹冠上部和向陽一面的葉，具陽生葉特征；而樹冠下部和陰面的葉則

7、具陰生 葉的特點。由此也可以看出葉是最具變化的器官。表1不同植物耐蔭性類型的主要差異特征陽性植物陰性植物1、外觀冠形傘形圓錐形枝葉分布稀疏，透光度大濃密，透光度小葉型一般只有陽生葉有陰陽葉或只有陰生 葉枝下高大，自然整枝強小，自然整枝弱相對高較小較大2、生長發(fā)育生長較快較慢開花結(jié)實較早較晚壽命較短較長3、生境特征干旱貧瘠土壤濕潤肥沃土壤4、群落群落內(nèi)天然更新少或無多自然稀疏出現(xiàn)早，強度大出現(xiàn)晚，強度小或無5、生理光補償點高低光飽和點高低葉綠素a/葉綠素b較大（喜直射，利用 紅光）較?。ㄏ采⑸?，利用 藍紫光）可溶性蛋白含量較高較低其它參考樹冠的葉幕區(qū)稀疏透光，葉片色淡而質(zhì)薄，如果是常綠樹， 其葉

8、片壽命較短的為陽性樹。葉幕區(qū)濃密，葉色濃而且質(zhì) 地厚的，如果是常綠樹，則葉可在樹上存活多年的為耐蔭 樹；常綠性針葉樹的葉呈針狀的多為陽性樹，葉呈扁平或 呈鱗片狀而表、背區(qū)別明顯的為耐蔭樹；闊葉樹中的常綠 樹多為耐蔭樹，而落葉樹種多為陽性樹或中性樹。表2陽生葉與陰生葉形態(tài)、解剖及生理特性比較特征陽生葉陰生葉葉片形態(tài)厚而小薄而大葉片顏色較淺較深角質(zhì)層發(fā)達不發(fā)達柵欄組織較厚或緊密較薄或稀疏氣孔較密較小較希較大葉脈較密較稀葉綠素含量較少較多蒸騰作用較強較弱光補償點、飽和點高低三、實驗材料：校園內(nèi)生長在不同生境條件下植物種類四、方法與步驟：1、在校園內(nèi)選擇20種完全展葉的成年植物（包括喬木和灌木），分別

9、按下列指標分級 進行觀測，結(jié)果填入”結(jié)果1-1”中。生活型：喬木（針葉、闊葉、常綠、落葉）、灌木（常綠、落葉）冠形：傘形、近傘形、近圓錐形、圓錐形。枝葉分布：稀疏、較稀疏、較濃密、濃密。透光度：枝葉透光面積占樹冠面積的百分比。葉型：“陽生葉”一只著生陽生葉；“陽、陰”一有陽生葉和陰生葉分化；“陰生葉”一只著生陰生葉。枝下高（m）：最下一輪活枝到地面的高度。冠高比：樹冠長度與樹高之比。相對高：植物株高（樹高m）與基徑（胸徑cm）之比。生長速度：快，較快，較慢，慢。開花結(jié)實：早，較早，較晚，晚壽命：短，較短，較長，長。生境：干旱貧瘠，較干旱貧瘠，較濕潤肥沃，濕潤肥沃。2、綜合考慮各觀測指標，對20

10、種植物的耐蔭性按由強到弱的順序（1，2, 3,）排 序；3、根據(jù)各植物的耐蔭性順序，并結(jié)合年齡、氣候、土壤條件對耐蔭性的影響，確定不 同植物的耐蔭性類型（陽性植物、中性植物、陰性植物）結(jié)果1-1植物耐蔭性鑒別調(diào)查記錄表種名生活型冠形枝 葉 分 布透光度葉型枝高冠高比相對高生 長 速 度開 花 結(jié) 實壽命生境條件（包括所 處位置）排序類型結(jié)果1-2植物陽生葉、陰生葉形態(tài)、解剖結(jié)構(gòu)特征觀察記錄表特征海桐樟樹夾竹桃陽生葉陰生葉陽生葉陰生葉陽生葉長度（cm）葉片形態(tài)寬度（cm）厚度（cm）葉片顏色柵欄組織層數(shù)緊密度氣孔相對密度相對大小葉脈相對密度其它特征實驗報告要求：1、寫出小組成員姓名（以3人一組為

11、宜），根據(jù)調(diào)查記錄表分析你所調(diào)查植物的耐蔭性及 對光適應的典型特征。簡要說明根據(jù)植物生長發(fā)育過程中對光照強度的不同適應 性在栽培管理及群落配置的應用上應注意的問題.2、附上植物耐蔭性鑒別調(diào)查記錄表（不少于20種）實驗三 植物群落內(nèi)生態(tài)因子測定生態(tài)因子是指環(huán)境中對生物的生長、發(fā)育、繁殖和分布能產(chǎn)生直接或間接影響的環(huán)境要 素。各種生態(tài)因子構(gòu)成生物的生態(tài)環(huán)境，而生物個體或群體在某一個地段上所占有的生態(tài)環(huán) 境就是它的生境。在長期的進化過程中，植物不僅逐步適應了其所在的生境，而且對其生境 能產(chǎn)生某種程度的改造作用。因此，植物與生態(tài)因子的相互關(guān)系是生態(tài)學研究的基本內(nèi)容之 一，并已經(jīng)在實踐中得到廣泛應用。本

12、實驗通過對太陽輻射強度、溫度、濕度、水分、土壤 等生態(tài)因子的測定，使學生掌握幾種常見的生理生態(tài)測定儀器的工作原理及使用方法，并通 過不同群落或同一群落不同部位生態(tài)因子的質(zhì)量和數(shù)量的比較，認識植物與環(huán)境之間的相互 關(guān)系。一、實驗目的：1、熟悉光照強度、溫度和大氣濕度等相關(guān)儀器的使用和測定方法，加深對生態(tài)因子相 互聯(lián)系規(guī)律的認識，為今后野外實習奠定基礎(chǔ)。2、選擇不同地段讓學生進行實際操作測定，比較不同下墊面小氣候的差異及不同高度 條件下光強及溫度的變化特征。二、實驗器材：照度計、通風干濕表、數(shù)字溫濕度計、數(shù)字微風儀、針式土壤溫度計、海拔 儀等。三、實驗方法與步驟：（一）光照強度的測定1、選取有林地

13、和空曠無林地靜態(tài)測定光照強度2、按照圖1的樣方配置在有林地內(nèi)選擇測定點5個，在每個測定點分別10cm、50 cm、 150 cm高度的光照強度（高度應一致），并記錄每次測定的數(shù)值（要求15分鐘內(nèi)測定完畢）， 填入表1。圖1.有林地內(nèi)的樣方配置3、在同一時間（盡可能做到同時測定才具有可比性）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，并記錄好每次測定的 數(shù)值。表1不同樣點光強變化樣點高度110cm50cm150cm21)2)3)4)1)2)3) 4)1)2)3)4)31)2)3)4)1)2)3) 4)1)2)3)4)41)2)3)4)1)2)3)

14、 4)1)2)3)4)51)2)3)4)1)2)3) 4)1)2)3)4)溫濕度的測定與上述測定的地點相同，實施下述內(nèi)容的測定：1、大氣溫度的測定(1)群落內(nèi)外溫度差異觀測選定一處正常生長的植物群落，在群落內(nèi)分為喬、灌、草三個層次高度進行觀測(注 意各層應統(tǒng)一高度)，各3個重復。群落外選取1.5m高處進行測量。表2群落內(nèi)不同層次溫度變化群落層次重復123喬木層灌木層草本層(2)植株各部位溫度觀測選擇1-3株健康的全光照下生長的樹木進行植物個體不同部位的溫度觀測。觀測部位包括樹干、葉、芽、花等。使用手持式點溫濕度計進行3次重復測定，填入表3。表3植株各部位溫度記錄表在群落內(nèi)均勻選取5個點，在1.

15、5m測定其濕度，同時在空曠無林地的1.5m高處，隨機選取5個點，測定空氣濕度，并記錄每次測定的數(shù)值。（三）風速的測定（1）在上述同樣的林地中，在測定光強相同的樣點上，在1.5m的高處，用風速測定儀 分別測定每點的風速。（2）同時在空曠無林地，隨機選取5個點，測定每個點的風速，并作好記錄。注意事項有林地與對照地的環(huán)境生態(tài)因子測定一定要在相同的時間進行，這樣獲得的數(shù)據(jù)才具有可 比性。思考題植物群落內(nèi)不同高度光強的變化特點及不同層次溫度的變化特征以及樹木不同部位其溫 度的變化規(guī)律，試分析造成此種差異的原因。實驗四 種群生命表和年齡結(jié)構(gòu)的編制生命表是系統(tǒng)記載和分析種群生死動態(tài)的一覽表，是研究種群數(shù)量動

16、態(tài)和進行預測預報 的有力工具。通過生命表的組建和分析，不僅可以直觀考察種群數(shù)量動態(tài)的一系列特征，如 種群各年齡的存活數(shù)和存活率、死亡數(shù)和死亡率、死亡原因、出生率、生命期望等，而且可 以進一步了解種群數(shù)量動態(tài)的內(nèi)在規(guī)律和機制，如分析種群的存活動態(tài)、估計特定條件下種 群的增長潛力和種群數(shù)量消長的趨勢。一、實驗目的1、掌握生命表分析的基本原理和方法。通過給定種群各年齡時期的存活個體數(shù)，計算生 命表各特征值，理解種群生命期望的含義，領(lǐng)會生命表的生態(tài)學意義，并對生命表進行合理 分析。2、進一步提高建立數(shù)學模型和設(shè)計圖表來處理復雜的生態(tài)數(shù)據(jù)的意識和能力。二、實驗方法與步驟(一)種群生命表編制及其分析1、劃

17、分年齡階段：根據(jù)研究物種的生活史特征，劃分年齡組。人通常采吊 年為一年齡組；盤羊、鹿等以1年；鼠類以1個月為一年齡組。對于一年生昆蟲等 則根據(jù)個體發(fā)育的特征(如若蟲的齡期)具體劃分年齡組。2、調(diào)查各年齡段開始時的個體存活數(shù)，詳細記錄得生命表的原始數(shù)據(jù)。3、據(jù)原始數(shù)據(jù)計算并填寫生命表的其它各項特征值，完成表格(勺、lx、Lx、 Tx、ex)，并得出研究種群的生命期望ex?，F(xiàn)以一虛擬種群的動態(tài)生命表為例，說明其編制方法：許多生命表常采用以1000個體為基礎(chǔ)計算，或經(jīng)過標準化而將勺轉(zhuǎn)化為1000 (如 表4-1)，表中各欄數(shù)據(jù)的演算及其關(guān)系如下。表4-1 一個假定種群的動態(tài)生命表結(jié)構(gòu)年齡(X)期初存

18、 活個體 數(shù)(n)X 經(jīng)標準 化后的lx期間死 亡個體 數(shù)(d) Xx-(x+1) 期平均 存活數(shù) (L)x存活個 體的年 齡時間 總和 (T)x個體的 平均存 活期望 (e)x死亡率(1000q)xlog(lx)1100030085021802.183003270020060013301.902862.85835002004007301.464002.7043002002003301.16672.48510050751301.350026503035551.16001.707201015201.05001.3081010550.510001表中Lx表示從x到x+1齡期的平均存活個體數(shù)，奪（m

19、S 如L廣 （1000+700） /2=850, L = （700+500） /2=600,余類推； 2Tx表示齡期x及其以上各年齡級的個體存活總年數(shù)，T = L + L + L + L 如表中結(jié)果，由表L底欄逐漸向上累加L得到T值。 x xx+1x+2maxxxx平均期望壽命e值是表示到某個年齡的動物，平均還能活多長時間的估計 x值。用Tx除以存活個體數(shù)目（氣）就能得到平均期望壽命ex值，如表中第一欄的2.18表示1000個個體能平均活2.18年。廠匚4、存活曲線繪制：以年齡x為橫坐標、lgn為縱坐標作圖進行分析。 x（二）人口年齡結(jié)構(gòu)圖繪制根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)繪制人口的年齡結(jié)構(gòu)（包括性別比）繪制（

20、以人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)）（見PPT）三、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表4-2根據(jù)調(diào)查某地斑羚數(shù)據(jù)編制生命表年齡（X）存活數(shù)標準化（lx）死亡數(shù)（dx）從x到（x+1）期的平均存活數(shù)（Lx）Tx期望平均 年齡（ex）死亡率（1000qx）log(lx)010001945288038654800573564157249813299910661133120附錄世界主要城市氣候數(shù)據(jù)19611990年世界各地氣溫（C）、降水（mm）月均值巴黎法國氣候數(shù)據(jù)氣象站位置：北緯49.0度，東經(jīng)2.5度，海拔65米1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月平均氣溫3.54.56.89.713.316.418.418.215

21、.711.86.94.3降水量54.346.153.546.563.357.853.651.653.855.555.855.6倫敦英國氣候資料氣象站位置：北緯51.2度，西經(jīng)0.2度，海拔59米1月2月3月4月5月6月，7月8月，9月10月11月12月平均氣溫3.53.85.78.011.314.416.516.113.810.76.44.5降水量78.051.061.054.055.057.045.056.068.073.077.079.0開羅埃及氣候資料氣象站位置：北緯30.1度，東經(jīng)31.4度，海拔64米1月2月3月4月5月U.工 /X6月7月8月，9月10月11月12月平均氣溫13.6

22、14.916.921.224.527.327.627.426.023.318.915.0降水量7.04.04.02.00.00.00.00.00.01.03.05.0雅典希臘氣候資料氣象站位置：北緯37.9度，東經(jīng)23.7度，海拔15米1月2月3月4月5月.6月7月8月/X，19月10月11月12月平均氣溫10.210.512.416.020.625.027.827.624.319.315.412.0降水量45.247.844.324.814.46.05.68.19.747.850.866.3阿斯旺埃及氣候數(shù)據(jù)氣象站位置：北緯24.0度，東經(jīng)32.8度，海拔193米1月2月3月4月5月.U /

23、X，6月7月8月，9月10月11月12月平均氣溫15.317.521.827.031.433.533.633.231.227.721.516.9降水量0.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.0新加坡新加坡氣候數(shù)據(jù)氣象站位置：北緯1.4度，東經(jīng)104.0度，海拔16米1月2月3月4月.5月/X，xj6月7月.，8月9月10月11月12月平均氣溫25.826.426.827.227.527.427.127.026.826.826.325.7降水量198.0154.0171.0141.0158.0140.0145.0143.0177.0167.0252.0304.0布宜

24、諾斯艾利斯阿根廷氣候數(shù)據(jù)氣象站位j置南緯34.6度，西經(jīng)58.5度，海拔25米1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月平均氣溫24.523.421.317.614.411.211.012.314.417.220.323.0降水量119.0117.6134.197.073.662.666.369.873.3119.0108.6105.0納里揚馬爾俄羅斯氣候資料氣象站位置：北緯67.6度，東經(jīng)53.0度，海拔12米1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月平均氣溫-18.9-17.3-11.9-7.6-0.57.313.310.35.6-2.1-9.7-14.3降水量25.821.220.223.331.340.148.262.651.443.937.030.0比爾馬尼日爾氣候資料氣象站位置：北緯18.7度，東經(jīng)12.9度，海拔357米1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月平均氣溫17.020.024.329.232.333.333.333.031.327.621.918.1降水量0.10.00.00.00.01.72.27.11.00.20.00.0巴