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1、生态学实验与实习指导 1 生态学实验与实习指导 2 序言序言 生态学实验与实习指导 是生态学项目模块化教学实践改革的总结 是专为生物科 学 生物教育以及相关专业生态学实验与实习的指导用书 台州学院生态学专业为浙江省 重点学科 近几年对实验课内容进行了较大幅度的调整 整合 更新了部分实验 把实践 教学贯穿于教与学的全过程中 把课程实验 野外考察有效分配与结合 增加综合性实验 等 采用多学时 开放式教学方法 提高学生对实验技能的综合培养和掌握 生态学实验课程中 以生态环境因子 种群生态学 群落生态学 生态系统生态学和 应用生态学为五个项目模块 分别设计综合性的大实验 每个大实验中包括相关模块内学
2、生需要掌握的生态实验技能 在每个大实验结束后完成一篇实验报告 这种实验教学方式 改变了以前单个实验各自独立的弊端 学生在项目模块下的综合实验项目为基础 将各个 独立相关的实验联系起来 使学生能够清晰全面的了解每个项目模块下所涉及的实验技能 同时在综合实验项目实施过程中锻炼学生的科研创新和实际动手能力 为了提高学生生态学野外实验技能 在宁波天童山国家定位站设立了生态学野外实习 点 开设了为期两周的生态专业实习 根据实习点植被条件等设计了相关的实验项目模块 学生根据自己的兴趣和爱好可以在项目模块的框架下选择实习小论文的题目 实实在在地 培养学生的生态调查 采样和生态特性分析等野外工作能力 收到了很
3、好的效果 从科学 理论和工程实践两个方面培养生态学人才 全书共分为两部分 第一部分为生态学实验指导 第一部分分为五个模块 项目模块 一为生态环境因子研究模块 其主要包括涉及生态环境因子检测及其对植物的影响等相关 知识的综合实验项目 项目模块二为种群生态学研究模块 其主要包括种群密度 分布 种间关系和种群年龄结构等相关知识的综合实验项目 项目模块三为群落生态学研究模块 主要包括群落组成 结构和演替等相关知识的综合实验项目 项目模块四为系统生态学研 究模块 主要包括生态系统能流 物流和城市生态系统分析等相关知识内容 项目模块五 为应用生态学研究模块 主要包括景观分析和污染胁迫等相关生态学应用领域等
4、相关知识 内容 第二部分为生态学生态学野外实习指导 第二部分分为三节 第一节为实习准备常 用知识 主要介绍野外需要注意准备和安全措施 第二节为野外实习常用实验方法介绍 主要介绍野外实习中常用的调查方法 第三节 野外实习课题介绍 目前主要设计了五个大 的项目模块 其包括群落物种多样性及群落结构分析 主要物种种群分布格局的比较分析 林窗环境对群落物种演替的影响 不同群落环境的小气候对比分析和不同群落环境土壤特 征分析 生态学实验与实习指导 3 本书主要配合生态学实践教学改革进行配套编著 具有一定的针对性 突出特点是将 生态学的相关知识和技能全部融合到生态学实验和实习的项目模块中 每个模块中的项目
5、包括了该部分内容所要掌握的知识和技能 通过将知识和技能综合应用来解决生态学的相 关理论和应用问题 全部实验以项目为中心 注重培养对知识的理解 联系 融合以及创 新能力 由于编写者时间和水平有限 不妥之处在所难免 恳请各位专家和同仁予以指正 编者 2011 年 1 月 生态学实验与实习指导 4 目目 录录 第一部分 生态学实验指导 生态环境因子项目研究 实验项目一 植物群落内生态因子测定 实验项目二 环境因子对植物群落作用分析 实验项目三 不同生态系统土壤因子比较分析 种群生态学项目研究 实验项目四 种间关联调查分析 实验项目五 种群数量和年龄结构调查分析 实验项目六 种群空间结构分析 实验项目
6、七 种群的 Logistic 增长模型 群落生态学项目研究 实验项目八 植物群落物种多样性测定 实验项目九 群落的相似性与相异性分析 实验项目十 植物群落过渡带生态学特征的调查分析 实验项目十一 种间竞争 生态系统学项目研究 实验项目十二 大学校园生态系统调查 实验项目十三 居住区环境调查与评价 实验项目十四 校园湖泊生态系统营养结构分析 实验项目十五 影响生态系统稳定性的因素 应用生态学项目研究 实验项目十六 自然保护区的设计 实验项目十七 校园景观格局定量分析 实验项目十八 重金属对种子萌发的生物效应 生态学实验与实习指导 5 实验项目十九 水体污染对水生植物的影响 第二部分 生态学野外实
7、习指导 第一节 实习准备常用知识 第二节 野外实习常用调查方法介绍 第三节 野外实习课题介绍 附录 1 实验报告格式 附录 2 实习报告和科研论文格式 附录 3 天童山实习基地介绍 生态学实验与实习指导 6 第一部分第一部分 生态学实验指导生态学实验指导 生态环境因子项目研究生态环境因子项目研究 实验项目一实验项目一 植物群落内生态因子测定植物群落内生态因子测定 实验项目生态学原理 植物群落与环境是不可分的 任何一个植物群落在形成的过程中 植物不仅对环境具 有适应能力 而且对环境也有巨大的改造作用 随着植物群落发育到成熟阶段 群落的内 部环境也发育成熟 植物群落内的环境因子如温度 湿度 光照强
8、度等都不同于群落外部 植物群落内的各生物物种在它们自己创造的环境中 井然有序地生活着 不同的植物群落 其群落环境因子存在明显的差异 实验项目目的 1 在掌握光照强度 温度和大气湿度测量仪器的使用和测定方法的基础上 对不 同类型植物群落内的光照强度 温度和大气湿度等生态因子进行测定 2 认识不同植物群落内部生态因子以及植物群落与裸地间生态因子的差异 实验项目器材 便携式光照度计 空气温 湿度测定仪 土壤温度计 土壤 pH 计 铝盒 风速测定 仪 实验项目方法与步骤 1 植物群落内光照强度的测定 选取针叶林与阔叶林两种不同类型的群落 分别在针叶林与阔叶林下 从林缘向林地中心均匀选取 5 个测定点
9、用照度计 生态学实验与实习指导 7 测定每一点的光照强度 并记录每次测定的数值 选择一空旷无林地 最好地面无植被覆盖 作为对照 随机测定 5 个点 用照 度计测定裸地的光照强度 并记录每次测定的数值 2 植物群落内与对照地温湿度的测定 在上述同样的针叶林与阔叶林两种不同类型的群落以及对照地中 实施下述内 容的测定 大气温湿度的测定 A 从林缘向林地中心在 1 5 m 高处 均匀选取 5 个点 测定每一点的温度和湿度 并记录每次测定的数值 B 同时在空旷无林地的 1 5 m 高处 随机选取 5 个点 测定空气温度和湿度 并 记录每次测定的数值 地表温湿度的测定 A 从林缘向林地中心均匀选取 5
10、个测定点 用地表温度计与湿度计分别测定每一 点的地表温湿度 并记录每次测定的数值 B 同时在空旷无林地随机选取 5 个点 同样测定地表温度与湿度 3 群落内土壤不同深度温度的测定 在群落中 随机确定 3 个测定点 用土壤温度计分别测定距地表 5 cm 和 20 cm 25 cm 30 cm 和 35 cm 深处的土壤温度与湿度 并记录每次测定的数值 在空旷无林地同样随机选取 3 个点 同样测定距地表 5 cm 10 cm 15 cm 20 cm 25cm 30 cm 和 35 cm 深处的土壤温度 4 群落内土壤 pH 值和含水量测定 群落内土壤 pH 值测定 A 在群落中 随机确定 3 个测
11、定点 在土壤 10cm 深度取土然后混匀 土水比按 1 10 振荡半个小时 振荡后放置 20 分钟澄清 用 pH 计记录测定的数值 B 在空旷无林地同样随机确定 3 个测定点 在土壤 10cm 深度取土然后混匀 土 水比按 1 10 振荡半个小时 振荡后放置 20 分钟澄清 用 pH 计记录测定的数值 群落内土壤土壤含水量值测定 A 在群落中 随机确定 3 个测定点 在土壤 10cm 深度取土然后混匀 用铝盒称 取一定量的土壤 铝盒 土壤 W1 在 80 下烘干 24 小时 冷却后称取质量 铝盒 烘 干后土壤 W2 取出土壤测定铝盒质量 W3 最后计算土壤含水量 生态学实验与实习指导 8 W3
12、 W1 W3 W2 W3 W1 土壤含水量 B 在空旷无林地同样随机确定 3 个测定点 在土壤 10cm 深度取土然后混匀 用 铝盒称取一定量的土壤 铝盒 土壤 W1 在 80 下烘干 24 小时 冷却后称取质量 铝 盒 烘干后土壤 W2 取出土壤测定铝盒质量 W3 最后计算土壤含水量 5 群落内风速的测定 在上述同样的针叶林与阔叶林群落中 从林缘向林地中心 1 5 m 的高处 均匀 选 5 个点 用风速测定仪分别测定每点的风速 同时在空旷无林地 随机选取 5 个点 测定每个点的风速 根据测定结果 列表整理得到的气象数据 并分析针叶林 阔叶林和空旷无林地 中的生态因子及其差异性 植物群落内及分
13、析对照地的环境生态因子 如光照强度 空气 温度和湿度 地表温度和湿度 土壤温度和湿度 测定 一定要在相同的时间进行 这样 获得的数据才具有可比性 实验项目讨论 1 针叶林与阔叶林两种不同类型植物群落中 群落内的小气候环境有什么差异 试分析造成此种差异的原因 2 植物群落内的小气候环境与空旷无林地的小气候环境有什么差异 试分析造成 此种差异的原因 实验项目拓展 用本实验所介绍的实验方法 选择一种类型的群落 在群落内设置若干观测点 从 清晨 8 00 至下午 18 00 的 10 个小时内 每隔 1 小时定点观测各项生态因子指标 并分 析其变化规律 生态学实验与实习指导 9 实验项目二实验项目二
14、环境因子对植物群落作用分析环境因子对植物群落作用分析 实验项目生态学原理 植物在生长发育过程中 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 群的数量和整个群落的结构 因此 了解环境生态因子对植物生长与分布的作用 是认识 植物群落组成和结构与环境之间的相互关系的基础 实验项目目的 了解海拔 坡向和坡度等地形环境因子对植物群落组成与群落类型的影响 实验项目器材 1 实验器材 样方测绳 100m 皮尺 50m 样方框 1m lm 卷尺 计算器 测高仪 海拔表 GPS 标本夹等 2 调查统计表 表 1 2 1 表
15、 1 2 2 和表 1 2 3 野外群落调查统计表 实验项目方法与步骤 1 群落类型与样方大小的确定 选择同一海拔的南北两个山体坡面的森林群落 南北两个坡面的灌丛群落和南北两 个坡面的草地群落 相同群落类型的南北两个坡面 要设置同样大小和同样数目的样方 次生阔叶林群 落 样方选 10m 10m 分乔 灌 草三个层次进行数据统计 灌丛群落 样方选 5m 5m 分灌 草两个层次进行数据统计 草本群落 样方选 1m lm 统计样方内的所 生态学实验与实习指导 10 有植物种类及其各数量特征 次生阔叶林与灌丛群落 样方重复 3 次 草本群落 则样方 重复 5 次 2 地理数据的测定 运用 GPS 全球
16、卫星定位系统 测定每个样方的经度与纬度 由于 GPS 给出的海拔 高度误差较大 应用海拔表校正海拔高度 用坡度仪测出样地山体的坡度 并测出坡向 判断土壤类型 土层厚度 地形以及群落内人类活动等情况 将这些数据与情况填入表 1 2 1 中 注意这些地理数据与群落内的其他情况记录得越详细 就越有利于对群落物种多 样性高低的环境解释 表 1 2 1 群落样方基本情况调查表 群落样方基本情况调查表 调查者 样方号 日期 植物群落类型 地理位置 纬度经度 地貌 土壤类型 坡向 坡度 地形 坡位 群落内地质情况 人为及动物活动情况 3 群落内各数量指标的调查 A 森林群落各数量指标的调查 乔木层数据的调查 在 10m 10m 的样方内识别乔木层总共有多少个树种 目测 出样方的总郁闭度 然后统计每个树种的株数 测量胸径 树高以及目测每个树种的郁闭 度 并将数据记录到表 1 2 2 中 表 1 2 2 森林群落乔木层样方调查表 森林群落样方乔木层调查表 乔木层 样方面积 总郁闭度 树种名称株数胸径郁闭度高度 m 生态学实验与实习指导 11 灌草层数据的调查 首先在同样的 10m 10m 的样方内识别灌
