生态学野外实验调查报告

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实验一、不同生态系统中生态因子的测定及其比较 (一)、实验内容: 气温、光照强度、土壤温度、水分、容重和pH测定的仪器与使用方法; 气温、光照强度、土壤温度的时空变化。 (二)、目的要求: 熟悉生态学生态因子测定的基本仪器的使用方法; 熟悉若干生态因子的时空变化特点和规律;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。 (三)、主要仪器设备: 温度计、照度计、土壤温度计、pH计、环刀、铝盒、土壤钻、小铲、烘箱、50ml小烧杯、玻璃棒、土壤筛(孔径1mm)、分析天平、干燥器(内盛变色硅胶或无水氯化钙)等。 (四)、实验方法及原理: 根据照度计、土壤温度计、pH计等仪器使用方法和观察记录方法后,在校园中选取一块森林生态系统,开展土壤温度、土壤含水量、pH等的时空测定。 温度计:温度包括气温和土壤温度。主要介绍土壤温度计。土壤温度计的原理与构造与一般的水银空气温度计相似,所不同的是土壤温度计一端弯曲,以便读数。土壤温度计有不同长短的一组温度计组成,以测定不同深度的土壤温度。测定时,在土壤表面挖不同深度的小坑,把不同深度的温度计埋至不同的深度(注意温度计的底部与地表平行),把土填回,用手压实,一小时后便可读数,本次实验所用温度计为实验室一般温度计。 pH计:pH计有多种类型,可根据精度的需要选用不同的pH计。本实验使用PHB-3便携式pH计。该仪器体积小,便于携带,使用方便,测量精度为±0.02pH。测量时,先用标准溶液对仪器进行校正。校正后,用纯净水冲洗测定电极并用干净纱布拭干,便可对被测溶液进行测定。 土壤水分测定:两个目的,一是为了解土壤的实际含水状况,分析生态系统的水分动态及贮水能力。二是风干土样水分的测定,为各项分析结果计算的基础。前一种田间土壤的实际含水量测定,目前测定的方法很多,所用仪器也不同。 风干土中水分含量受大气中相对湿度的影响。它不是土壤的一种固定成分,在计算土壤各种成分时不包括水分。因此,一般不用风干土作为计算的基础,而用烘干土作为计算的基础。分析时一般都用风干土,计算时就必须根据水分含量换算成烘干土。 测定时把土样放在105~110℃的烘箱中烘至恒重,则失去的质量为水分质量,即可计算土壤水分百分数。在此温度下土壤吸着水被蒸发,而结构水不致破坏,土壤有机质也不致分解。 (五)、具体步骤 (1)土壤温度:既观测其时间上的波动( 10:30、11:30、12:30、14:30的波动),又比较不同土壤深度(表面、10、15、20cm)、以及不同生态系统之间的差异。 (2)土壤水分:比较不同土壤深度(0-15、15-30、30-45cm)和林内不同位置之间的差异。 (3)土壤pH:比较林内不同位置0-15cm层土壤pH的异同,分析原因。 土壤温度/℃ 深 度 位 时间 置

位置 深度/cm 地表/cm

5 10 15 时间 树干 8.5 9.9 13.5 9.5

10:00 林冠中部 9 10.5 13 8.6 林冠边缘 11 12.1 13.1 10.5 林隙 10.9 11 12.2 10

12:30 树干 9 10 12.5 11 林冠中部 9.6 11 12 10.5 林冠边缘 8.8 10.9 11 11.5 林隙 10 9.1 10 11.5

14:30 树干 8.9 11.1 11.5 10.9 林冠中部 10 11.5 12 13 林冠边缘 10.1 9 10 12 林隙 9 11 11.4 12.5 (六)、结果记录(混交林) 林内位置 土壤层次 湿重含盒/g 干重含盒/g 铝盒(平板)重/g 湿重/g 干重/g 含水重 含水量

林冠中部 0-15cm 63.1 59.71 31.1 32 22.38 9.62 42.98% 15-30cm 76.8 60.73 30.3 46.5 30.43 16.07 52.81% 30-45cm 74.9 59.64 31.4 43.5 28.24 15.26 54.04%

林冠边缘 0-15cm 62.8 53.77 30.9 31.9 22.87 9.03 39.48% 15-30cm 70.8 57.26 30.7 40.1 26.56 13.54 50.98%

30-45cm 86.1 71.04 30.2 55.9 40.84 15.06 36.88%

林隙 0-15cm 117.6 106.5 78.4 39.2 28.1 11.10 39.50% 15-30cm 112 99.48 67.6 44.4 31.88 12.52 39.27%

30-45cm 123.5 112.6 84.5 39 28.1 10.90 38.79%

(七)分析 1.根据上表可以分析得出,在香樟树阔叶混交林中,在同一地区不同深度的土壤层的土壤含量相对变化不是太大,在不同地区相同土壤层次中土壤含量也变化明显。其中在林冠中部含水量最高,其次是林隙含水量;林冠边缘不同层次含水量变化最大。在这是因为其灌木层和草本层不发达,土壤中的根系主要是由乔木层的主根系组成,而乔木的主根系是随土壤深度的变化而变化,明显在深的土壤中含量较高,所以其层次性根系数量变化很大,导致土壤含量变化也很大。 2.本次实验所得土壤的PH为6.63,其他组在该林内的不同位置测得的PH均在这个值附近,此可说明该混交林的土壤酸碱性分布均匀,差异性不大。 实验二、群落调查与分析 (一)、实验内容: 群落调查取样方法、种群分布、群落种类组成分析、物种多样性与均匀度分析。 (二)、目的要求: 掌握种群和群落调查的基本方法、了解群落结构分析方法、掌握群落物种多样性计算的基本方法,了解群落的结构和功能的关系。 (三)、主要仪器设备: 罗盘仪、GPS、皮尺、测绳、胸径围尺、记录夹等。 (四)、实验地点 学校陆地生态系统(三食堂附近南侧香樟树混交林) (五)实验方法及原理: 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lm2,较高的草本群落也有用4m2或更大的样方。灌木的样方大小通常为3m~3m、4m×4m。乔木的样方大小通常为100m2。 样方的数目据群落的类型、物种的丰富程度以及人力和时间等确定。但全部样方的总面积,应略大于群落的最小面积。 本次实验采取的样方为10x10m 2、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: 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% (六)、具体步骤 (1)样地选取 随机设置、规则设置、主观设置 (2)样地大小 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。灌木的样方大小通常为3m×3m、4m×4m 、5m×5m。乔木的样方大小通常为100 m2 、400 m2 。样方的数目据群落的类型、物种的丰富程度以及人力和时间等确定。但全部样方的总面积,应略大于群落的最小面积。 (3)调查记录 调查记录的内容、项目随研究目的不同而不同。但原则是不宜罗列得太繁太细致,以免影响调查进度。细致的数据整理分配工作应在室内进行。研究群落的组成和结构,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订。 (七)结果数据 表 植物群落调查表 调查者: HJQ 调查日期: 2014.11.18 样地编号: 5号 样地面积: 10mx10m 群落类型: 亚热性阔叶混交林 群落名称: 香樟树群落 地理位置: 经度: 东经106.6748 纬度: 北纬26.4677 地形: 土台 海拔: 约1100m 坡度: 0~22° 土壤、岩石: 土壤呈钻红和浅黑色 岩石多为细沙砾 微地形、地被物: 凹凸面地形, 矮小草本、苔藓地衣、蕨类 动物活动情况: 无 人为干扰情况: 轻度干扰

(八)结果处理

类别 植物名称 株数 合计 所占百分比

乔木 香樟树 22 28 59.57% 常青树 2 沙桐 1 雪松 3

灌木 灌木一 3 4 8.51% 棕树 1

藤本 藤本一 4 15 31.91% 藤本二 9 藤本三 2 (九)结果计算及分析: 一、群落特征的计量指标

二、据以上指标对阔叶香樟树群落分析: 1.在乔木层,其物种多样性相对较少。其中,香樟树占绝对优势,为建群种。在阔叶混交林中主要为香樟树、沙桐和雪松,各物种之间在高度上互相竞争,争夺太阳光照面积。 2.在灌木层中,阔叶混交林中物种数目仅有两种,灌木一为优势中,灌木

类别 植物名称 平均高度 /m 株数 胸径(平均) /cm 冠幅(平均) /m 物侯相 生活型 附记(生活力、板根、茎花、绞杀、藤本、寄生、附生等情况)

乔木层 香樟树 3.5 22 15.875 1.48X1.74 果后营养期 落叶期 高位芽 有一棵73cm处分支 个别有绞杀、附生现象

常青树 12 2 67.2 5.72x2.64 果后营养期 落叶期 高位芽 无

沙桐 22.3 1 83.1 7.1x6 果后营养期 落叶期 高位芽 无 雪松 9.7 3 30.1 3.31x1.93 果后营养期 落叶期 高位芽 有一科藤本缠绞

灌木层 灌木一 5 3 22.6 落叶期 高位芽 无 棕树 2.5 1 23 果后营 养期 高位芽 无

藤本层 藤本一 1.2 4 小于18 落叶期 高位芽 无 藤本二 0.8 9 落叶期 高位芽 无 藤本三 1.6 2 落叶期 高位芽 无

类别 植物名称 株数 多度 频度 基盖值 重要值 乔木层 香樟树 22 78.57% 100.00% 84.89% 263.46% 常青树 2 7.14% 50.00% 7.36% 64.50% 沙桐 1 3.57% 33.33% 5.56% 42.46% 雪松 3 10.71% 16.67% 2.19% 29.57%

0%20%40%60%乔木灌木藤本所占比例

植物类别