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C_x的统计量为：

式中： —均值   —方差

若C_x﹤1，种群属于均匀分布； C_x=1，属于随机分布）；C_x＞1属于集群分布。在统计学上，采用t检验来确定C_x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C_x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。

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4 m²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：         

 

    4．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 ?；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   

 

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）/ ∑n_i (n_i —1)

式中，SP为多样性指数，N为群落（样地）全部种的个体数，n_i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 = —∑p_i log₂p_i

或，SW = 3.3219 [lgN—(1/n)∑n_i lgn_i ]

式中，SW为多样性指数，p_i为第i种的个体数的百分数，N为群落全部个体总数，n_i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n_i / 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：

SP_max = s(N—1) / (N—s)

则物种均匀度为：

E = SP / SP_max.

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) = log₂ s,

  因此物种均匀度的计算式为：

E = SW / SP_max = SW / log₂ s.

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，1 m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

第二篇：生态学实验报告 (1)

井冈山大学校园植物多样性调查

摘要：城市大学校园既是城市的一个子系统，又是一个相对独立的复杂生态系统，我们通过校园生态系统的各要素的调查情况，来分析、反映校园生态系统的结构及各生态要素之间相互的影响，从而理解城市生态系统以及植物多样性的意义。

关键词：井冈山大学，植物多样性，校园

1.野外生存常识

1.1野外如何辨别方向

1.1.1指南针

出野外最好带一只刻度清晰的指南针，具体使用时需确保水平使用。

1.1.2手表判断法

    手表水平放置将时针指示的时间数减半后的位置朝向太阳，表盘上12点时刻度所指示的方向就是概略北方。假如时间是16时，则手表8时的刻度指向太阳，12时刻度所指的就是北方。

1.1.3植物判别法

树木年轮线密集的一方是北方, 植物枝叶茂盛的一方是南方。

1.2 如何防治毒蛇咬伤

野外时每个人必须穿好旅游鞋并打上绑腿，同时手上应拿一根竹竿或木棍，大草惊蛇。万一被毒蛇咬伤，应立即停止伤肢活动，迅速结扎伤口近心端，将病人送往医院救治。

1.3几种外伤的紧急救护

    如果在野外实习时，有人不慎意外头部受伤，现场自救是十分重要的。首先应判断出外伤的程度，以便采取相应的措施。如果手遭受外伤，也要进行紧急救护。踝关节扭伤是生活、工作和运动中很常见的一种外伤。当发生踝关节扭伤时，应当立即停止行走或运动，用软物如枕头、被褥等把伤脚垫高，再用冷水进行冷敷以减轻肿痛。

1.4防治蜜蜂蛰咬

1.4.1躲避：遇到群蜂袭来，不要乱跑，蜂飞的速度比人跑得快，要立即抱头蹲下，用书包、衣服或者手臂将身体裸露部分遮挡住，尤其是头颈和面部，是重点保护部位。

1.4.2 清洗：一旦被蜂蜇了，要用温水、肥皂水或者盐水、糖水清洗伤口，没有水时，新鲜的尿也可以。如果伤口处有残留的蜇刺，应立即拔掉。

1.4.3涂药：万花油、红花油、绿药膏等都可以。将生姜、大蒜、马齿苋（一种野菜）等捣烂、嚼烂涂在伤口处也行。

1.4.4去医院：如果出现头疼、头昏、恶心、呕吐、烦躁、发烧等症状时，应立即到医院治疗。

2样地选择

调查时间为20##年4月～5月，调查采用样方法。在井冈山大学先进性随机抽样调查，然后在确定样地的位置。我们选择了井冈山大学校本部艺术学院前的杂草地，植被类型包括灌木和草本，地形为山地地带，地势平缓，面积约为5×5m²，在设立的样地内进行植物群落学和多样性调查。

3 植物资源调查

我们组调查的是草本层植物，记录了植物种名、株数、高度、胸径、盖度及生长状况；灌木层和乔本层的植物的种名、盖度、高度及生长状况等信息未记录。在此基础上，计算出显著度、相对重要值、生物多样性指数等，并进行分析讨论。

4 生命表的编制

生命表是表达种群死亡过程的有力工具。通过编制生命表，可获得有关种群存活率、存活曲线、生命期望、世代净增殖率、增长率等有重要价值的信息。我们依据生物性质划分年龄阶段，作为表中最左边的一列x,观察同一时期出生的同一群生物从出生到死亡各年龄阶段开始时的存活情况，将观测值nx列再x值右边一栏，根据这些值即可算出表中其他栏目数据。

5不同类型群落比较研究

    植物群落是指在相同时间聚集在同一地段上的各种植物群的集合。一个自然植物群落内，各物种之间的相互关系以及物种对环境的适应性是在群落的形成过程中形成的，因此，原始的植物群落与人工植物群落相比，在物种组成、群落结构、发展趋势以及群落内部环境方面存在差异。

通过对天然次生林群落与人工林群落的对比研究，探寻天然次生林群落与人工林群落在群落组成、结构群落的发展趋势以及生物多样性等方面的差异，充分认识自然群落在维持生态系统的生物多样性、稳定性以及对环境改造作用的重要性。

6植物群落的结构特性及多样性分析

   生物多样性是指生物中的多样化和变异性以及物种生境的生态复杂性。

 6.1群落的结构特性

 植物群落的数量特征分析方法

植物群落调查中，必须了解各种群在群落中的数量特征，对物种组成进行数量分析是近代群落分析方法的基础。选用的描述植物群落数量特征的其他数据如下：

多度：样地内各植物种的个体数。

相对多度：某物种个体数占样地内所有物种个体数的百分比。

    公式为：相对多度=某物种个体数/所有物种个体数×100%

频度：某物种出现于样方的次数。

相对频度：某物种的频度占所有物种频度之和的百分比。

    公式为：相对频度=某物种的频度/所有物种的频度之和×100%

显著度：某一物种的胸高（1.3m）断面积之和占样地面积的百分

比。

相对显著度：某物种的显著度占样地内所有物种显著度之和的百

分比。

公式为：相对显著度=某物种的显著度/所有物种显著度之和×

100%

盖度：某物种投影面积占样地面积的百分比。

相对盖度：某物种的盖度占样地内所有物种盖度之和的百分比。

    公式为：相对盖度=某物种的盖度/所有物种盖度之和×100%

密度：单位面积上的植株数。

相对密度：某物种的密度占所有物种密度之和的百分比。

    公式为：相对密度=某物种的密度/所有物种密度之和×100%

重要值：某物种在群落中的地位和作用的综合数量指标。

    计算公式为：乔木的重要值=相对多度+相对频度+相对显著度

                灌木的重要值=相对高度+相对频度+相对盖度

物种多样性不仅反映了一个群落中物种的丰富度或均匀度，也反映了一个群落的动态特点和稳定性，以及不同的自然环境条件与群落的相互关系。

本调查采用的多样性指数为物种丰富度指数S,Simpson指数、Shannon-Weiner指数和Pielou指数。

物种丰富度指数（S），即出现在样地中的物种数目，是最简单、最古老的物种多样性测度方法。

树种优势度即Simpson指数（D），是对多样性的反面，即集中性的度量，其集中性高，即多样性程度低。计算公式为：

                         

树种多样性指数即Shannon-Weiner指数（H’）：表示多样性的信息度量，用来描述种的个体出现的紊乱性和不确定性。如果从，它将属于哪个种是不定的该指数的直观意义是：可预测从群落中随机地抽取一个个体物种的不定度，物种的数目越多，个体分布越均匀，此物种的不定度越大。

均匀度指数即Pielou指数（J_sw、J_si）：表示群落中不同物种多度分布均匀程度。计算公式为：

其中，Ni为样地内地第i种植物的个体数目，N为样地内所有植物的个体数目，S为所有物种数，Pi=Ni/N是一个个体属于第i类的概率。

草本植物的重要值I=1/300（相对高度+相对盖度+相对频度）

6、2生长状况评价

根据植物的生长势、外观和适应性等把植物的生长状况划分为5级，分级标准为：

 极好：植株形体完整，姿态优美，生长旺盛，无病虫害，具有相当高的观赏价值；

好：植株形体较完整，姿态及生长势良好，有少量病虫害，具有较大的观赏

价值；

一般：植株形体存在轻微的缺损，生长势和姿态一般，时有病虫害，具有一定的观赏价值；

差：长势衰弱，病虫害严重，树相残破，有碍观赏；

极差：枝条干枯，整株濒死，甚至死亡，观赏价值丧失。

7 物种分布型、密度分析

在测定大面积范围内的植物种群数量时，由于难以对所有生物个体一一计数，必须进行抽样估测的方法。用一定面积的方框在研究样地范围内随机采样，然后对每个方框内出现的个体进行计数，再应用统计学方法求样本平均值，即可估测整个样地的平均种群密度。

采用Clark-Evans最近邻距离法，来描述该种生物的空间分布型。测量随机选取的生物与其周围距离最近的个体之间距离的平均值，以此作为观测值（Observed NND），将改值与同样密度下预期的随机分布种群的NND（Expected NND）进行比较，如果观测NND与预期NND值相等，种群为随机分布；观测NND大于预期NND，为均匀分布；观测NND小于预期NND，为集群分布。用t-检验或方差检验来判断二者是否有统计学差异

 8 不同类型群落的环境因子差异分析

植物生长发育过程中，需要接受多种生态因子（如光照强度、温度、水分、空气、和土壤养分等）的生态作用。这些生态因子对植物的生长发育产生重要作用，进而影响到种群的数量和整个的群落的结构。通过了解环境因子对植物生长于分布的作用，认识植物群落组成和结构与环境之间的相互关系。

我们组做的事草本群落内各数量指标的调查，在5m×5m的样方内识别并记录草木层中的植物种树和植物株数。目测每个植物种类的盖度、平均高度以及多度。记录表格中。

9 数据记录

表1.草木层野外样方调查表

群落名称   杂草地植物群落      样地面积 25m²              优势种    大狼把草              调查时间   2013年5月11日 

调查者汪坤铃、陈海珍、徐燕琴、王小芳、罗玉强、邵长晴、张敏、黄金秋

10 结语

11  参考文献

[1] 孙儒泳，李庆芬，牛翠娟，娄安如.基础生态学.北京：高等教育出版社, 2002

[2] 娄安如,牛翠娟. 基础生态学实验指导 [M] .北京：高等教育出版社, 2005

[3] 李炜炜,陆启玉. 酶工程在食品领域的应用研究进展 [J] . 粮油食品科技,2008, 16 (3) : 34~36 .

[4] 北京师范大学，华东师范大学合编.动物生态学实验指导.北京：高等教育出版社, 1984

[5] 阳含熙，卢泽宇.植物生态学的数量分类方法.北京：科学出版社, 1983

[6] 宋永昌著.植被生态学.上海：华东师范大学出版社，2001

[7] 郑帅章，吴千红，王海波等编著.普通生态学.上海：复旦大学出 版社, 1994

[8] 中国植被编辑委员会编著.中国植被.北京：科学出版社, 1980

[9] 邬建国著.景观生态学——格局、过程、尺度、等级.北京：高等教育出版社, 2003

[10] 杨持主编.生态学实验与实习.北京：高等教育出版社, 2003