生态学实习报告
实习一 森林群落的组成结构调查
一、 实验目的
通过调查，初步掌握植物群落的调查方法及各统计指标的含义
二、 工具备品
皮尺、钢卷尺、测绳、枝剪、粉笔、铅笔、标签、方格纸、调查表格、植物检索表等。
三、 调查方法
全面踏查和样方法相结合。其基本步骤是：
全面踏查：对所要进行调查的植物被地全面踏查一遍，选定若干个具有代表性的区域作为（固定或）临时样地。 样地调查：
（1）样地面积：森林：20*20平方米，其中：灌木样方五个，2*2平方米，草本样方五个， 1*1平方米
（2）每木调查：具体按测树学方法进行。平均胸径大于8厘米者，2厘米一个径阶；小于 8厘米者，1厘米一个径阶。 （3）植被及灌木调查：
植被调查在1*1平方米小样方中进行，下木调查在2*2平方米小样方中进行，乔木调 查在实习中绘制树冠投影图。 植物名称：记录植物中名或学名，并采集有关植物标本（实习中只采集野外不能识别的标本。经鉴定后再将植物名称填入，但在鉴定前要填入代号）。由于标本不完整，鉴定有困难时可暂时填入**科或**属的一种。如苔草属的一种。
层次：可根据植物高度划分为几个层次。若一种植物分布在几个层次中，按其分布情况记入分布最多的层次中
层次盖度：即该层次植物投影面积占该样方面积的百分比。 按植物自然情况进行测定。范围指最低高度到最高高度。如果植物最低为0.3米，最高为1.5米，则记为0.3-1.5米。
多度：指该植物投影面积占该样地面积的百分比。用德鲁提的多度等级进行分级。
分布：指丛生、片状、稀疏、单株等。 （4）统计及报告：
按测树学统计林木组成和平均胸径。 植被统计频度和多度。 描述群落的组成结构特征。
四、实验数据
表1森林群落类型调查表
一、样地基本概况
标准 地 面积：20*20 平方米 地 点 名：
调 查 日 期：2015.05.26 海 拔：150米 经 纬 度： 坡 位：半山腰 坡 度：15.2° 森 林 类型：天然林 生态系统类型: 森林生态系统 林分郁闭度：80%
二、地质、土壤调查
土 壤 类 型：壤土 母 岩 类 型：砂岩、砾岩、岩石风化残积 土 壤 厚 度：一米以上 岩 石 露 头：10% 土壤A层厚度：棕色 枯落物厚度 ：1.5cm 土 壤 颜 色：棕色 土 壤 质 地：黄棕壤 土壤侵蚀状况：很少 排 水 状 况：良好
三、经营历史与人为活动状况：
表2样地每木调查表
序号 树种名称 α 麻栎 麻栎 麻栎 麻栎 麻栎 麻栎 麻栎 麻栎 麻栎 麻栎 麻栎 麻栎 麻栎 麻栎 麻栎 胸径cm 33.52 21.82 28.45 28.60 37.38 32.95 22.12 28.96 20.57 25.82 30.21 22.28 32.70 37.72 22.00 29.30 树高m 20.6 17.15 26.5 24.0 22.4 25.3 18.0 21.9 15.4 18.4 21.0 17.4 17.9 22.0 15.9 14.4 8.7*5.1 4.5*4.4 8.3*7.5 6.1*5.4 9.2*8.3 6.6*6.3 5.4*4.6 6.3*5.4 4.6*3.7 5.3*4.1 7.4*5.8 5.2*4.7 6.5*6.2 9.1*8.0 5.6*5.3 6.5*5.6 冠幅m*m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
表2数据分析整理如下： 径阶 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38
由标准地每木检尺实验数据计算得 直径算术平均值： 28.40cm
平均直径 20.57 22.06 25.82 28.67 29.76 32.70 33.52 37.55 各株树木直径（cm）/（m）树高实测值 20.57/15.4 21.82/17.15 22.00/15.9 22.12/18 22.28/17.4 25.82/18.4 28.45/26.5 28.60/24.0 28.96/21.9 29.30/14.4 30.21/21.0 32.70/17.9 33.52/20.6 37.38/22.4 37.72/22.0 株数 （株） 平均 树高 15.4 17.11 18.4 24.1 17.7 17.2020.6 22.2 1 4 1 3 2 1 1 2
径阶株数分布图54株数/株3210202224262830径阶/cm32343638
30252015105005各径阶平均树高胸径散点图2y = -0.0136x + 1.0774x - 0.28042R = 0.3678平均树高/m10152025平均胸径/cm303540
3025胸径树高散点图y = -0.0313x2 + 2.1668x - 15.481R2 = 0.3794树高/m2015105005101520胸径/cm25303540
表3灌木/下木小样方调查表
样方面积：2*2平米 总盖度：
样方 物种名称 a b c d e b f g e c 盖度（%） 28 平均高m 1.54 1 1 1 2 1 1 3 1 1 多度（株） 1 2 3 4 5 26 18 15 20 25 80 40 20 1.5 1.15 1.1 1.45 1.5 1.6 1.7 1.3 表4草本小样方调查表
样方 物种名称 A 盖度（%） 30 60 50 60 20 10 20 40 10 10 40 50 10 30 10 10 平均高m 0.08 0.80 0.10 0.07 0.12 0.06 0.06 0.10 0.08 0.12 0.07 0.04 0.11 0.07 0.10 0.06 稀疏 片状 稀疏 丛生 稀疏 单株 片状 丛生 稀疏 单株 稀疏 丛生 丛生 单株 稀疏 单株 分布状况 1 B C 2 3 4 5
络石 A D E 麦冬 F B 络石 G 麦冬 络石 C D
表5植物频度和多度统计表
植物名称 1 α 麻栎 a b c d e f g A B C D E F G 络石 麦冬
0 6 1 0 0 0 0 0 0 3 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 3 0 1 1 1 0 0 0 4 2 3 2 0 0 0 3 0 小样方号（株） 3 0 3 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 4 3 3 0 5 4 1 3 0 0 0 0 0 1 3 0 0 0 0 0 0 0 2 3 5 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 2 0 0 0 2 0 频度 （%） 25 100 20 40 40 20 40 20 20 40 40 40 40 20 20 20 60 40 平均多度 0.25 3.75 0.2 0.4 0.4 0.2 0.4 0.2 0.6 1.4 0.6 0.8 0.8 0.8 0.6 0.6 1.4 1.6 由以上数据可知，该样地内群落组成较为丰富，乔灌草均有分布。乔木中只有两个种，比较单一，其中麻栎为优势种，数量多，较为均匀密集的分布于样地内，其胸径集中于22cm至28cm以及5cm以下（因为部分麻栎以及榆科的小乔木未达到起测径阶，所以在表中没有体现）；灌木品种稍多一些，每个品种零星分布且没有明显的优势种；草本植物种类最为丰富，其中以络石及麦冬较为广布。
实习二 物种多样性指数的测定
一、实习目的：
1.了解各类物种多样性指数的特点、测定方法及生态学意义
2.熟悉掌握常用物种多样性指数，如香农指数（Shannon’index）的计算方法 基本原理
物种多样性是群落生物组成结构的重要指标，它不仅可以反映群落组织化水平，而且可以通过结构与功能的关系间接反映群落功能的特征
从目前来看，生物群落的物种多样性指数可分为α多样指数，β多样性指数和γ多样性指数三种。其中α多样性指数是反映群落中（群落内部）物种丰富度和个体在各物种中均匀程度的指标，J3多样性指数是反映随群落内环境异质性变化或随群落间环境变化而导致的物种丰富度和均匀程度变化的指标，β多样性指数可以用来在更大的生态学尺度上如景观水平上的测量物种多样性变化或差异。在比较不同群落的物种多样性时，可以按照研究者的不同需要采取不同指数。
1.α多样性指数
它包含两方面的含义（1）群落所含物种的多寡，即物种丰富度；（2）群落中各个种的相对密度，即物种均匀度
（1）物种丰富度指数（species richness index） a.Gleason指数
D =S/lnA
式中，A为单位面积，S为群落中的物种数目 b.Margalef指数
D =（S-1）/lnN
式中，S为群落中的物种数目，N为观察到的所有个体总数 （2）Simpson指数（又称Yule指数）
2
D =1-∑Pi
式中，Pi物种的个体数占群落中总个体数的比例
（3）中间相遇几率（PIE）指数（又称Gini指数，Simpson相遇指数） D =N（N-1）/∑Ni（Ni-1）
式中，Ni为种i的个体数，N为所在群落的所有物种的个体数之和 （4）Shannon指数（又称Shannon-Wiener指数） H'=-∑（Pi*lnPi） 式中，Pi-Ni/N
（5）Shannon均匀度（均衡度）指数 E=H'/lnS 式中，S为群落中的总物种数 （6）Pielou均匀度指数
Hmax=lnS
式中，H为实际观察的物种多样性指数，Hmax为最大的物种多样性指数，S为群 落中的总物种数。
此外，还有Berger-Parker指数、Brillouin指数、Brillouin均匀度（均衡度） 指数、Fisher α指数、McIntosh均匀度（均衡度）指数、Menhinick指数、Q统计 指数、倒数Simpson指数等等。
群落的物种多样性指数与以下两个因素有关：（1）种类数目，即丰富度；（2）种类中个体分配上的均匀性。
2.β多样性指数
β多样性可以定义为，沿着环境梯度的变化，物种替代的程度。不同群落或某环境梯度上不同点之间的共有种越少，β多样性越大。所以，利用β多样性指数可以对两群落的相似性程度进行估计。
精确地测定β多样性具有重要的意义。这是因为：（1）它可以指示生境被物种隔离的程度；（2）β多样性的测定值可以用来比较不同地段的生境多样性；（3）β多样性与α多样性一起构成了总体多样性或一定地段的生物异质性。
（1）Whittaker指数（βω）
βω=S/ma-1
式中，S为所研究群落中记录的物种总数；ma为各样方或样本的平均物种数 （2）Cody指数（βc）
βC=[g(H)+l(H)]/2
式中，g（H）是沿生境梯度H增加的物种数目；l（H）是沿着生境梯度失去的物种数目，即在上一个梯度中存在而在下一个梯度中没有的物种数目。 （3）Wilson Shmida指数（βT）
βT=[g(H)+l(H)]/2a
该式是将Cody指数与Whittaker指数结合形成的。式中变量含义与上述两式相同。
（4）Jaccard指数
Cj=j/（a+b-j）
式中，j是两环境共有种数，a是环境A的物种数，b是环境B的物种数。
三、实习器材
样地：选取自然生物群落（森林、灌丛、草地、河流、池塘等）进行野外实地调查 仪器设备：计算机、计算器、皮尺、钢卷尺、测绳、枝剪、粉笔、铅笔、标签、方格纸、 调查表格、植物检索表等。
四、实习步骤
1.野外调查，与实习一相同 2.数据统计整理 3.多样性指数计算 4.计算结果的分析比较
五、实习报告
1.物种多样性在生物群落中有哪些功能和作用?哪些因素影响群落的物种多样性？ 2.以自然界任何2个或3个环境中的任何一类生物的调查资料计算Simpson指数、Shannon指数、Pielou均匀度指数，并进行不同环境中的物种多样性指数的差异显著性检验。
下面以1、2、3个小样方数据计算群落物种多样性指数：
植物名称 麻栎 a b c d e A B C D E F G 络石 麦冬 群落小样方号（Ni/Pi） 1 6(0.6) 1(0.1) 0 0 0 0 3(0.3) 0 0 0 0 0 0 0 0 2 3(0.15) 0 1(0.05) 1(0.05) 1(0.05) 0 4(0.2) 2(0.1) 3(0.15) 2(0.1) 0 0 0 3(0.15) 0 3 3(0.15) 0 1(0.05) 0 0 1(0.05) 0 0 0 0 4(0.2) 3(0.15) 3(0.15) 0 5(0.25)
1.α多样性指数
Shannon指数：
H1=－(0.6*In0.6+0.1*In+0.3*In0.3)= 0.898
H2=－(0.15*In0.15+0.05*In0.05+……+0.15*In0.15)= 2.085 H3=－(0.15*In0.15+0.05*In0.05+……+0.25*In0.25)=1.822 Shannon指数:
D1=1－(0.6+0.1+0.3)=0.54
D2=1－(0.15+0.05+……+0.15)=0.865 D3=1－（0.15+ 0.15+…… +0.25)=0.825
Pielou均匀度指数：
Hmax=InS=In15=2.71
E1= H1/ Hmax=0.898/2.71=0.331 E2= 2.085/2.71=0.769 E3=1.822/2.71=0.672
通过计算可以大致得到这样的结论：样地2的物种丰富度最高，物种均匀度也高，样地3次之，样地1最低。这三个小样地都位于20*20的标准地中，光照，温度，水分，土壤等因子差异不大，而人为因素占主要地位。样地2处于密林深处，而样地1及3靠近小路，人为干扰稍多一些，因此物种丰富度和均匀度低于样地2.
222222222
2β多样性指数
需对照另一组数据计算，下表是第一组调查统计结果：
植物频度和多度统计表 乔木 灌木 草本
植物名称 麻栎 刺楸 A 枫香 B 麻栎 荚蒾 竹子 刺楸 野柿子 香樟 山胡椒 覆盆子 d e f 络石 麦冬 海金沙 g
h（茜草科） i j k
1 4 4 2 2 2 3 2 4 3 1
3 6 1
1 小样方号 2 3 4 2 1 1 1 1 2 3 1
3 1 3 7 2 1
1
9
2
1 2
1 7 4 1 1 3 1
1 1 1 6 1
3 2 2 13 1
频度 5
100% 100% 100% 75% 25% 20% 20% 60% 60% 40% 20% 20% 40% 20% 20% 40% 80% 80% 20% 40% 40% 20% 20% 20%
平均多度
2.25 3 3.5 1 0.25 0.4 0.2 1 0.8 1.6 0.2 0.6 1.2 0.2 0.4 0.6 5.6 1 0.2 0.8 1.6 0.2 1.4 0.2
Whittaker指数：
βω=36/(16+23)/2=1.846
Cody指数:
βC=33/2=16.5
Wilson Shmida指数:
βT=33/(16+23)=0.846
Jaccard指数:
Cj=3/（16+23-3）=0.083
可以看出两个标准地所在环境的物种分布差异是比较大的，同时可以看出乔木中麻栎分布范围比较广，占据了主导地位，在草本中，络石及麦冬同样如此。
实验三 土壤动物群落研究
一、实习目的
1.通过实验了解土壤动物的多样性、重要性 2.学会土壤动物学研究的课题设计 3.掌握各类土壤动物标本收集技术 4.学会土壤动物高级阶元的分类 5.掌握土壤动物生态学基本分析方法
二、基本原理
土壤是自然界一个特殊的生物环境，是生物、气候与地址相互作用的产物。土壤是一切陆生生物的载体，也是人类生存与发展的物质基础。土壤中生活着许多生物，对土壤的形成、发育、物理结构、化学性质、有机质分解及保温、持水等性能起着重要的作用。在土壤生态系统中，土壤动物是不可缺少的重要组成部分。
土壤动物涉及的门类非常广泛，常可以包括七八个动物门、数十个纲。由于各类动物体形大小相差悬殊，活动方式也各有差异，因而采集调查方法也有所不同。为了研究方便起见，可将土壤动物按体型和习性分为以下4类:微小土壤动物，小型湿生土壤动物，中、小型截肢动物，大型土壤动物。
三、实习器材
野外采集工具：土壤环刀（100ml、25ml）、大型土壤动物采样框、地温计、土壤采样铝盒、小铲子、卷尺、大小布袋、尼龙扫网、塑料布、白瓷盘、大小镊子、吸虫管、标本收集瓶、笔、记录本、标签纸、背包等。
四、土壤动物分类
土壤动物的分类研究已有上百年的历史，但由于涉及的动物门类繁多，至今没有完整的研究成果。应用漏斗法采集的土壤动物，首先，进行粗略的分拣，然后分送各门类的专家进行进一步的分类鉴定。在欧洲、日本等地，由于土壤动物分类学的基础雄厚，有不少的土壤动物分类学工具书已经出版。
由于土壤动物数量巨大，种类众多，我们不可能将每一个动物标本都定名到种，仅能根据动物体的形态特征分类到纲、目或科及属。若能分类到科或属，就能满足土壤动物生态学分析的需要。
五、土壤动物生态学分析
1.群落动物组成和数量分析 2.群落的垂直分布
大多数土壤动物都具有表聚性。一般说来，土壤动物垂直分布的规律是随着土壤深度 的增加，土壤动物种类和数量减少，但不同季节、不同的生境有很大变化
3.群落多样性
各群落的优势类群、群落的异质性、多样性指数分析
4.群落相似性
采用Jaccard相似性系数和百分比相似性系数，对不同采样点土壤动物群落相似性进 行测定，根据组平均法进行聚类分析，绘制枝状谱系图。
六、实习数据
标准 地 体积：60*60*60 平方厘米 地 点 名：下蜀林场
调 查 日 期：2015.05.27 经 纬 度：119E 32N 森 林 类 型：天然林 生态系统类型: 银杏茶树园 树 间 距 离：90cm 树 平 均 高：6.32m 调查周围树木胸径及树高： 序号 树种名称 胸径cm 树高m 7.0 6.2 银杏 1 6.5 5.0 银杏 2 4.6 4.8 银杏 3 6.0 5.3 平均值 1.0 茶树 4 0.9 茶树 5 0.95 平均值
各土壤层动物
层次 动物名称 数量
蚂蚁 大量
枯落物层 2 盲蛛类
1 弹尾类
蚂蚁 大量
3 鞘翅类
12 蚯蚓类
0~20cm 1 蜘蛛类
2 等翅类
1 等足类
1 鞘翅类（幼虫）
1 半翅类
4 蚯蚓类
1 倍足类
2 蜘蛛类
20~40cm 2 鞘翅类
鞘翅类（幼虫） 唇足类 40~60cm 少足类 鞘翅类 蚯蚓类 1 2 2 1 1
通过数据统计可以看出，随着土壤深度的增加，土壤动物种类和数量减少。枯落物层中蚂蚁占绝对优势， 0~20cm优势种为蚂蚁和蚯蚓，20~40cm蚯蚓占较大比例但与其他类群差异不明显，40~60cm则没有明显的优势种。也就是说，随着土壤深度的增加，优势种的优势程度越加不明显。
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