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生态学实验

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生态学实验
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Presentation Transcript

  1. 生态学实验 南昌大学生物基础实验中心

  2. 实验一:不同生态系统中生态因子的测定与比较 实验内容: • 1、气温、湿度、光照强度、土壤温度、水分、容重和pH的测定方法 • 2、温湿计、照度计等仪器的使用; • 3、气温、湿度、光照强度、土壤温度的时空变化。 实验目的及要求: • 1、熟悉生态学生态因子测定的基本仪器的使用; • 2、熟悉若干生态因子的时空变化特点和规律; • 3、比较分析以上生态因子在不同生态系统中的异同及其原因。 主要仪器设备: 温湿计、照度计、温度计、环刀、铝盒、铲子、烘箱、50ml小烧杯、玻璃棒、土壤筛、电子天平、pH试纸等。

  3. 实验原理: • 1、光因子的测定 • 光是地球上所有生物得以生存和泛亚男的最基本的能量源泉,地球上生物生活所必须的全部能量,都直接或间接来源与太阳光。光照强度对生物的生长发育和形态建设有重要的作用。 • 一般采用照度计来测定光照强度 • 本实验用的照度计为华谊MS6610型

  4. 2、温度因子的测定 • 温度对植物的生长、发育、形态形成等方面都有重要影响。 • 本实验中对温度因子的测定分两类:空气中温度因子的测定,一般采用温度计;土壤中温度因子的测定,一般采用土壤温度计。 • 本实验中空气温度即气温用温湿计来测定,而土壤温度用普通温度计来测定。

  5. 3、水分因子的测定 • 水是生物生存的重要条件,对动植物的生长发育及分布有重要影响。 • 森林生态系统的水分包括空气中的水分和土壤中的水分。 • 空气中的水分即水蒸气,空气中水蒸气的含量称之为湿度,分绝对湿度和相对湿度,常用的是相对湿度,用RH%表示。 • 土壤中的水分即土壤中吸着水的含量,也即通常所说的土壤含水量。 • 湿度用温湿计测定,土壤水分采用烘干法

  6. 温湿计 • SMART SENSOR AR 827型

  7. 4、土壤因子的测定 • 土壤是覆盖在地球陆地表面的一层不断演变的松散自然客体,是绿色植物赖以生长、繁殖不可替代的自然资源;土壤还是许多生物的栖息场所。 • 对土壤因子的测定有利于农林业指导施肥、种植等农林业生产活动的进行。 • 本实验将测定土壤容重和pH 。 • 土壤pH用pH试纸测定

  8. 取土工具

  9. 实验步骤: • 1.在校内的来龙山或仪凤山随机选定一个群落类型,用样方绳框个10m×10m的样方。 • 2.在样方内均匀的选择三个点,用照度计测量群落中乔、灌、草三层的光照强度,并记录。 • 3.与测定光强相同的方法,用温湿计测量群落中乔、灌、草三层的湿度、温度,并记录。 • 4.在样方中,用环刀分别取5cm、10cm、15cm三层取样,装在大铝盒中。 • 5.在样方中,随机选取2~3个点,用pvc管分别取15cm、30cm、45cm土样,混合均匀,取一部分装于自封袋中,另取部分装于小铝盒中。 • 6.将取好的土壤样品带回实验室分析。

  10. 实验二:种群分布、群落调查与分析 • 实验内容: • 1、植物群落调查; • 2、种群分布、群落种类组成分析、物种多样性与均匀度分析、群落生活型分析。 • 实验目的及要求: • 1、掌握种群和群落调查的基本方法; • 2、了解群落结构分析方法; • 3、掌握群落物种多样性计算的基本方法; • 4、了解群落的结构和功能的关系。 • 主要仪器设备: • GPS、皮尺、卷尺等。

  11. 实验原理: • 1.取样方法——样方法 • 取样就是代表性群落的选取或确定,包括样地设置的方法、范围大小等。 • 样地大小的确定一般采用巢式样方法,通过绘制种——面积曲线来确定。

  12. 样地大小 巢氏取样法 种- 面积曲线

  13. 不同群落类型最小面积经验值

  14. 样地形状 a.传统形状——方形 故称样方(quadrat) b.圆形 也称样圆 c.矩形 也称样带(belt)或样条(transect)

  15. 样地数目 • 方差法: • 理论取样数目(n)与总体方差( )存在如下关系: • t 为显著水平,L为样方平均数的允许误差

  16. 样方数——平均数曲线法 面积比法

  17. 样地排列

  18. 2.GPS的工作原理 • 全球定位系统(Global Positioning System)是本世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务,并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的,是美国独霸全球战略的重要组成。经过20余年的研究实验,耗资300亿美元,至1994年3月,全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。 • 全球定位系统由三部分构成:(1)地面控制部分,由1个主控站(负责管理、协调整个地面控制系统的工作)、3个注入站(在主控站的控制下,向卫星注入电文)、5个监测站(数据自动收集中心)和通讯辅助系统(数据传输)组成;(2)空间部分,由21颗工作卫星和3颗备用卫星共24颗卫星组成,分布在6个等间隔轨道平面上;(3)用户装置部分,主要由GPS接收机和卫星天线组成。 • 全球定位系统的主要特点:(1)全天候;(2) 全球覆盖;(3)三维定速、定时、高精度;(4)快速省时高效率:(5)应用广泛多功能。

  19. 3.调查记录 : • 调查都要做调查记录,群落调查也不例外。调查记录内容、项目随研究目的不同而不同,但其原则是不宜罗列太繁琐、太细致,以免影响调查进度。研究群落组成和结构,可使用群落调查表格,群落调查表格根据研究目的和对象而制定。 • 植物名称一栏,一行记录一个个体。胸径在野外测定时,往往先测定胸围,再据胸围与胸径的关系推算胸径。用胸高(1.3m)直径取代基部直径,是由于许多植物树干基部有板根、支柱根等影响测定,此外,测定胸高直径也比基部直径更易些。

  20. 4.群落结构分析 A.群落特征的计量指标 a.相对多度 b.密度和相对密度(RDE) c.频度(F)和相对频度(RFE) d.盖度和相对盖度(RCO) 投影盖度(Cc)和基面积盖度(Cb)

  21. B.群落组分重要性和优势度的分析 1.重要值(IV)的计算 2.总和优势度

  22. C.植物群落的物种多样性分析 1.Shannon-Wiener多样性指数(H) pi为抽样个体属于某一个物种的概率 2.Simpson多样性指数(SP) N为群落个体总数,ni为第i各种的个体数,s为总数

  23. 4.基于Shannon-Wiener指数的群落均匀度指数 5.基于Simpson指数的群落均匀度指数(E)

  24. 六.植物群落的生活型分析 生活型是植物对综合环境条件的长期适应、而在外貌上反映出来的植物类型 。 Humboldt(1806)最早提出 Raunkiear(1934,1937)系统以植物对越冬的适应特征,即更新芽的空间位置为基础的生活型分类,分为:高位芽、地上芽、隐芽植物和一年生植物5个基本类群; Drude等人以植物的形态、外貌和生活方式为基础,分为乔木、灌木和草本等 《中国植被》共分为十四类:乔木、灌木、竹类、藤本、附生木本、寄生植物、半灌木和小灌木、多年生草本、一年生草本、寄生草本、腐生草本、水生草本、苔藓和地衣、藻菌植物等

  25. 实验三:不同生态系统固碳能力的比较 • 实验内容: • 不同生态系统的固碳能力的比较分析。 • 实验目的及要求: • 1、掌握生态系统中土壤的取样方法; • 2、掌握土壤有机质的测定方法; • 3、理解不同生态系统服务功能的差异性。 • 仪器设备: • 铲子、筛子、PVC管、锤子、油浴消化装置、三角锥瓶、秒表等。

  26. 实验试剂及其配置: • 0.4N 的K2Cr2O7-H2SO4溶液:称取重铬酸钾20g溶于500ml蒸馏水,后缓慢加入浓硫酸500ml,并不断搅拌,贮于试剂瓶中备用。 • 邻啡罗啉指示剂:称取邻啡罗啉1.485g与0.695gFeSO4·7H2O溶于100ml水中。 • 0.2NFeSO4溶液:称取硫酸亚铁56.0g溶于水中,加5ml浓硫酸,定容至1000ml,用前标定。

  27. 实验原理: • 1.土壤取样: • 在样方中,随机选取2~3个点,每点分0-15cm、15-30cm、30-45cm三层,用长15cm的PVC管取土。风干、磨碎、过筛,测定有机质含量。 • 2.有机质测定: • 土壤有机质的测定一般采用重铬酸钾容量法—外加热法,其原理为:

  28. 实验步骤:1.取样 • 2.处理土样 • 3.称取土样 加样 • 4.油浴加热5min • 5.滴定 • 指示剂变色过程: • 橙黄 蓝绿 砖红

  29. 结果计算: • 土壤有机碳(g·kg-1)= • 土壤有机质(g·kg-1)=土壤有机碳(g·kg-1)×1.724 • 式中:1.1——为氧化校正系数; • c——为0.2NFeSO4标准溶液的浓度; • V0——空白滴定用去FeSO4体积(mL); • V——样品滴定用去FeSO4体积(mL); • 3.0——1/4碳原子的摩尔质量(g·mol-1);