生态学实验指导书.doc

生态学实验指导书（园林、园艺、林学等专业用）刘龙昌 周 洲 赵西平 编河南科技大学林学院二七年六月河南科技大学学生实验守则1实验前要认真预习实验指导书和有关基础理论，并接受实验指导人员的检查。否则，不得参加实验。2学生必须按时到实验室上实验课。进入实验室后应保持室内安静整洁，不准吸烟、随地吐痰和将赃物带入室内。3做实验时必须严格遵守实验室的规章制度和仪器设备的操作规程，服从教师和实验技术人员的指导。4爱护仪器设备、节约使用材料，未经许可不得动用与本次实验无关的仪器和其它设施，不准将室内物品带出室外。5实验中要细心观察，认真记录各种数据，不得马虎从事，不得抄袭他人数据，不得擅自离开操作岗位。6实验时必须注意安全，防止人身和设备事故的发生，若发生事故迅速采取有效措施，包括切断电源等，并注意保护现场，及时向指导人员报告。7实验完毕后，要将使用的仪器设备、工具等整理整齐，清扫实验场地，交检实验记录，经实验指导人员同意后方可离开。8凡损坏仪器设备和工具者应主动说明原因，并接受检查，填写报废单或损坏情况报告，根据具体情况进行处理。凡不遵守操作规程或擅自动用其它仪器设备造成损坏者按有关规定进行处理。摘自：河科大教号河南科技大学实验设备借用与赔偿制度一、借用制度1常规仪器设备校内互借，经所属实验室主任同意，借用方填写借用登记薄，双方严格交接手续。校外原则上不借，特殊情况经院（系）、实验室及实验室与设备管理处三方同意并填写借用登记薄，担保人签字担保，并收押金方可借出。2大精设备不外借。校内借用时，设备技术人员应随机操作或指导。3计量仪器不准借用。4私人不准借用校内各类实验仪器设备和工具。二、赔偿制度人为造成实验设备丢失、损坏者，除追究当事人责任外，另按下列规定进行经济赔偿。1教职工损坏、丢失实验仪器设备，修复后不影响使用者，赔偿全部修理费。如影响使用精度者，最低可按原价的5%赔偿。2外借仪器设备损坏或丢失，除按原价赔偿外，再增加20%的管理费。3学生损坏、丢失仪器设备者，一般情况下赔偿50至100元，情况严重者赔偿100至200元。4教工、学生借用的工具丢失或损坏，按新旧程度折价赔偿。摘自：河科大教9号河南科技大学林学院学生实验须知为了保证实验课的教学效果，要求同学们必须以事实求实、严肃认真的科学态度进行实验，不断提高独立思考和独立工作的能力。在实验课中应注意以下几点。1、学生要自备实验指导书及实验报告纸、实验记录本等用具。2、每次实验前，要提前预习实验指导书上的有关内容，以明确该次实验的目的，了解实验的内容和方法步骤。3、进入实验室后，应按所在组的位置就位，为各组配备的实验仪器和材料不得随便挪动和乱放。未经教师允许，不得乱动室内仪器、药品和用具，以免影响实验。4、实验前组长领取或清点本组的实验用具，实验后如数交回；贵重仪器在实验前后均应由使用者填写使用记录；实验中所用各种化学药品，要严格按照规范使用；凡不遵守实验规则而造成仪器、用品损坏或者丢失者，视情况按学校有关规定由本人赔偿经济损失。5、实验过程要认真仔细地按照实验指导书的要求进行，切实熟练掌握实验观察要点及操作技术，有疑问可随时与老师或者同学商讨解决，切忌在实验室嬉闹或喧哗。6、写实验报告时要抓住重点来进行文字记载或者绘图制表，绘图时要正确、整洁、美观。实验报告按时上交。7、实验结束后，应将仪器装好，器具清洗干净，摆放整体。由值日同学打扫卫生。关好门窗、电源及水龙头后才能离开实验室。河南科技大学林学院 二七年六月前 言 生态学是一门研究生物与生物之间，以及生物与它们的周围环境之间是如何相互依赖、相互联系的科学，是生命科学中的新兴学科，并且已成为当代最活跃的前沿学科之一。城市生态学、环境生态学、景观生态学等是生态学的分支，也是生态学近年来发展最为迅速的几个前沿领域。生态学观点正渗透到许多自然科学和社会科学领域，并对可持续发展、资源管理、物种保护及社会经济发展具有重要意义。城市生态学是以生态学理论为基础，应用生态学和工程学的方法，和多学科的综合与融会，研究以人为核心的城市生态系统的结构、功能、动态，以及系统组成成分间和系统与周围生态系统间相互作用的规律，并利用这些规律优化系统结构，调节系统关系，提高物质转化和能量利用效率以及改善环境质量，实现结构合理、功能高效和关系协调的一门综合性学科。环境生态学是指以生态学的基本原理为理论基础，结合系统科学、物理学、化学、仪器分析、环境科学等学科的研究成果，研究生物与受人干预的环境相互之间的关系及其规律性的科学。景观生态学是研究某一地区不同空间单元的自然环境与生物关系的科学，也是若干个生态系统聚合所组成的异质性土地地域内的生物与自然环境之间关系的科学。景观生态学将地理学研究自然现象空间相互作用的水平途径和生态学在研究自然现象功能上相互作用时的垂直途径结合起来、解决许多在其它低级生物组织层次上无法解决或不能解决的问题。把人类及其活动结合在生态学研究中，并且对于原始状态和干扰严重的景观提出了解决途径。本书是为城市生态学、环境生态学和景观生态学课程的实验实习编写,根据课程特点, 要求学生必须掌握其他相关学科的基本知识，例如：植物学、树木学、土壤学、气象学、植物生理学、高等数学、数理统计学、计算机技术等课程。本书包括十四个实验实习，主要针对城市生态环境、城市景观绿地及游憩区生态管理而设计，重点围绕城市生态、环境生态特点和景观生态管理中的主要问题进行，并强调实验仪器的使用、实验方法的训练。通过实验实习，让学生学会城市生态、环境生态、景观生态等系统的综合评价，掌握从事生态学有关的科学研究方法和步骤，培养学生在实践中发现问题、分析问题、解决问题的能力。 编 者 2007年6月 目 录实验一 城市绿地数量特征的调查分析1实验二 生态因子测定的若干仪器与使用方法5实验三 生态环境中生态因子的观测与测定7实验四 生态环境影响评价9实验五 公园道路建设对公园景观影响（廊道效应）的调查与分析12实验六 土壤样品的制备与处理及土壤酸碱度的测定（4学时）14实验七 盆栽植物的种间竞争16实验八 植物盐耐性的测定18实验九 群落演替分析(课件) 21实验十 生态系统多样性分析(课件) 22实验十一 全球定位系统和GPS在景观生态学原始数据采集中的应用23实验十二 栅格型数字化景观数据的测量和栅格型景观图的绘制26实验十三 景观指数应用分析27实验十四 城市生态评价28实验一 城市绿地数量特征的调查分析本次实验主要调查分析绿量和物种多样性，并且与传统绿地计量方法（绿地率、覆盖率）相比较。一、实验目的通过实验学习绿量和生物多样性的调查分析方法，树立用具有生态功能的指标来评价绿地的基本思想；理解城市植被的特点；掌握绿量和生物多样性的调查方法。二、仪器、设备皮尺、围尺、测高仪、白纸、剪刀、计算器、分析天平、求积仪、照相机、植物标本夹、枝剪、植物采集记录本、标签等。三、方法、步骤1. 绿量：本次实验以常见园林植物为材料为实验材料。绿量是一个数量指标,是指植物所有茎、叶绿色素总和。主要由叶面积指数和绿化（色）三维量（生物量）等指标来表示。叶面积指数指树木植株树冠覆盖地面水平单位面积上的平均叶片总面积(单位为m2/m2)。绿色三维生物量是指所有生长中植物茎叶所占据的空间体积，单位一般用米3，指绿色植物所占空间体积。相对于平面量，三维量反映了城市森林的空间结构量值。植物的生态效益值(如吸收二氧化碳放出氧气量、吸收粉尘及有毒气体量、减消噪声量、调节温、湿度及小气候量值、杀菌能力等)均与绿量成正比。绿量概念是从生态学的能量转换利用和植物茎叶的生理功能这一基本点出发的，通过对茎叶体积的计量，来揭示绿色三维体积(或叶面积指数)与植物生态功能水平的相关性，进而来说明植物功能乃至绿地功能的生态效益。它突破了以往二维绿地指标的局限性，可以更确切地反映绿地植物构成的合理性及生态效益水平，它为生态园林研究提供了理论依据，使城市园林绿化定量研究发生了质的飞跃。（1）绿量的测定方面，采用“以平面量模拟立体量”的方法。对于某一树种而言，其冠径(也称冠幅)和冠高总具有定的统计相关关系，通过回归分析建立相关方程，就可根据冠径求出冠高，从而求得树木的树冠体积。用径一高模式测量树冠体积，所求出的绿量其相对误差一般不大于7 ，最大不大于10 。具体计算：选30-50株样木，每木调查其冠径、冠高、冠下高、胸径，通过分析建立回归方程（冠径与冠高之间、胸径与冠径、冠高间），这样就可通过冠径或胸径求出冠高，然后再结合树冠的形状，求算出体积（三维绿量）。（2）叶面积指数(北京市)通过大量的实地测定，根据不同植物个体的叶面积与胸径、冠高或冠幅的相关关系，建立计算不同植株个体绿量的回归模型。可以容易地算出一块绿地或一个地区的绿量总和。绿量的计算采用的是叶面积的总量，单位为m2。 总叶面积叶面积指数（LAI）= 单位土地面积具体计算：在树冠中部随机选取（采取）20-30个叶片，在白纸（已知面积）上按每个叶片的形状用铅笔描下来，沿叶片的边缘剪去白纸的其余部分（也需保留下来称重）。用1/100天平称重分别称纸叶片和剪掉部分纸的重量（20-30个叶片一起称），求算出单个叶片的平均面积；再用标准枝法推算出全树的叶片数，即可求出其叶面积，每以树种调查样木30-50棵，最后求算出该树种的平均叶面积指数。同时也可根据所测数据，建立叶面积指数与胸径间的回归方程。（3）调查同一绿地的绿化率和覆被率，与上述结果进行对比。2. 城市植物多样性的调查城市园林绿地为生物多样性，特别是植物多样性的保护和发展提供了有利的空间和条件，它是城市生物多样性保护的重要基地。植物多样性是生物多样性的重要层面，生物资源、生物多样性是提高人类赖以生存、发展和改善人类生活质量的物质基础。其价值与人类的生存发展休戚相关。保护和保持生态系统中植物以及其他生物物种的多样性将有助于生态系统的平衡。调查、保护和拯救生物多样性也是实现可持续发展的迫切需要。种的多样性有以下几个方面的生态学意义：1）是刻划群落结构特征的一个指标；2）用来比较两个群落的复杂性，作为环境质量评价和比较资源丰富程度的指标；3）从演替阶段的多样性比较，可作为演替方向、速度及稳定程度的指标。（1）Shimpson多样性指数 该指数是Shimpson（1949）基于概率论提出的。其计算公式如下：SP = N （N1）/ ni (ni 1)或，D=1pi2式中，SP为多样性指数，N为群落（样地）全部种的个体数，ni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 = pi log2pi 或，SW = 3.3219 lgN(1/n)ni lgni 或，简写为H= pilg(pi)式中，SW为多样性指数，pi为第i种的个体数的百分数(pi=ni/N)，N为群落全部个体总数，ni为第i种的个体数，3.3219为log2到lg 的转换系数。1）调查内容确定实验城市地点，进行实地植物种类调查，并根据调查数据进行比较分析。2）调查方法 通过实地调查、标本采集和鉴定来确定城市绿化树种； 利用中国种子植物属分布区的分析方法、科的分布区分析方法和通过与自然植被的比较研究方法，在分析城市绿化植物区系特点的基础上，进而对城市绿化树种多样性进行分析。参考调查记录表，如表1-1。调查时在表中记录植物种名，并依实际情况填写性状。表1-1 某城市绿化地的绿化植物种类调查表样地名 样方号 时间种名乔木灌木草本藤本3）结果统计与分析 种类组成分析依据表1-2和表1-3的统计结果分析植物组成特点。表1-2 城市绿化植物组成及性状统计组成统计性状统计类群科属种木本草本藤本种数比例（%）种数比例（%）种数比例（%）蕨类植物种子植物裸子植物被子植物双子叶植物单子叶植物合计表1-3 城市绿化植物性状分析全部植物乔木灌木草本藤本种数种数比例种数比例种数比例种数比例 属的分析依据表1-4的统计结果分析植物所属属的组成特点。表1-4 城市绿化植物属分布区分析地点市市地点市市分布区类型属数比例（%）属数比例（%）分布区类型属数比例（%）属数比例（%） 科的分析依据表1-5的统计结果分析植物所属科的组成特点。表1-5 城市绿化植物科分布区分析科名分布区科名分布区科名分布区 生态习性分析依据表1-6的统计结果分析植物的生态特性。表1-6 城市绿化植物生态分析全部植物喜光中性植物荫性植物种数种数比例（%）种数比例（%）4）具体步骤本部分是通过对全市范围内的树种调查分析比较，从而对城市植被的多样性进行比较，调查范围相对来说比较大，所以还可以通过选择对城市内部受城市化影响较大的植被、城市郊区受城市化影响较小的植被、城市外围基本不受城市化影响的植被等三个或多个样地的比较，从而理解城市植被的特点。也可以在城市内选择三个样地：如机关办公用地庭院、校园和工厂等进行调查，开展比较分析。采用标准样地法，通过踏查，选择三处有代表性的森林植被保护较好的地段（城市内部、城市郊区、城市外围）设置样地，每个样地调查面积400m2，每处共取样地10个，胸径2cm以上的乔木，记录植物种类。灌木和草本层分别在样地内设置4个5m5m和1m1m的样方记录植物种类。藤本植物按样方所有种类记录。样地调查后，完成相应的数据登记及表格的填写。实验结果包括：三处样地调查的植物种类多样性比较；三处样地调查的植被类型多样性比较；三处样地调查的植被群落结构特征比较。（本实验建议分组进行，可以把全班分三组完成，每组完成一个样地的调查）四、作业1通过建立回归方程，计算叶面积指数和绿化（色）三维量（生物量）；不同绿地条件下群落的Shmpson多样性指数，Shannon-Wiener多样性指数。2不同群落的多样性指数有何差别？实验二 生态因子测定的若干仪器与使用方法一、实验内容气温、空气湿度、光照强度、土壤温度和pH测定的仪器与使用方法。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。三、主要仪器设备温度计、湿度计、照度计、土壤温度计、pH计。四、实验方法及原理教师先逐一介绍照度计、温湿度计、土壤温度计、pH计等仪器使用方法和观察记录方法后，学生分成4组练习，熟悉各仪器的使用和观测方法。照度计：测定太阳辐射强度（单位为lx, umol m-2 s-1）一般采用照度计（国产有ST80A型、ZF2型），它是利用光电原理制成的。光电池具有一个氧化层，在光的作用下，从那里放出电子，只要用一个低电阻的电流表把金属膜和金属基部相连接，就会发出一个与光强度成正比的电流。这种电池对300700nm的光是不是灵敏的，而且具有反应迅速、不需要外接电源等优点。测定时，在照度计的电池槽内装上电池，把光电头插头插入仪器的插孔，打开开关及探头盖，照度计的显示屏上显示读数，待数字稳定后，把光敏探头置于欲测光源处，便可读数。显示屏的读数分4档，每档相差10倍（单位为lx）。温、湿度计：温度包括气温和土壤温度。常用的温度测量仪主要有以下三类：（1）玻璃液体温度计一般分为两类，一是水银温度表，如普通温度表、最高温度表等; 另一类是利用有机液体（如酒精）制成的，如最低温度表。玻璃液体温度表用与瞬时测定，灵敏度较高。空气湿度可用通风干湿温度计测定。通风干湿温度计分干球温度计和湿球温度计，前者用于测定气温，后者用于测定大气湿度。测定时，在湿球温度计下端的水槽中注满水，在温度计的探头上绑上纱布，把纱布的另一端放进水槽中，然后把温度计置于欲测的地方（注意要置于空气流通处）。由于水分蒸发吸收热量，湿球温度计的温度将较干球温度计的温度低，从两者的温度差反映出空气的湿度。几分钟后，分别读取干球和湿球的温度，根据干球温度和湿球温度的大小及两者的温度差，从温度计后面的表中，便可查出相对湿度的大小。空气湿度通常用相对湿度表示。相对湿度是指在一定的温度下，空气中的实际水汽压 (e) 与该温度下空气的饱和水汽压 (em) 的比率（以百分比表示），即： 相对湿度=(e/em)100%。（2）自记温度计这是利用双金属片热胀冷缩而变形的原理设计而成的温度计，它不但可以记录某个时间的温度，而且可以知道某段时间内大气温度的变化情况、温度极值（最高温度和最低温度）及其出现的时间。（3）遥测温度计主要有遥测通风干湿仪和遥测土壤温度仪两种。前者用于遥测大气温度与湿度，后者用于遥测土壤温度。它们利用导线，把感应温度的探头与显示仪器相连。由于太阳辐射的时空变化，温度也有时空的变化。群落由于形成独特的群落环境，其温度的空间变化及时间变化均与群落外有显著的不同。测定气温时，把温度计置于欲测的地方，数分钟后，便可读数。（4）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。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。五、作业总结各仪器的使用方法、使用注意事项、影响测定结果的因素等。实验三 生态环境中生态因子的观测与测定（不同绿地类型植物群落生态功能的对比）一、实验目的1了解和掌握生态环境中主要生态因子的观测和测定方法。2了解和掌握一些常见的测定仪器的使用。3比较不同绿地类型生态环境中主要生态因子的变化规律。二、实验材料太阳辐射仪（或照度计或智能辐射仪）、照度计、多接头自动记录温度测定仪及附件、温度计、土壤温度计、干湿球温度计、数字式风速测定仪（或手持式风速测定仪）、罗盘、竹竿、皮尺、卷尺、记录笔、记录纸等。三、实验原理生态学是研究生物与生物之间，生物与环境之间相互关系和相互作用的科学。任何一种生物都生活在错综复杂的生态环境中，不仅受到各生态因子的制约和束缚，同时也能明显地改变各生态因子。本实验通过对不同生态环境中的主要生态因子的观测与测定，使学生掌握几种主要生态因子的观测和测定方法，并通过不同绿地生态环境及同一生态环境中不同位置的比较，了解生态因子的变化规律，认识植物群落的生态作用。四、实验步骤在天气晴朗的条件下，选不同下垫面地段（裸地、水泥铺装、草坪、片林、道路等）测定下列内容：1太阳辐射量调节太阳辐射仪到水平位置，连接辐射仪与辐射电流表；或调整照度计至“0”的位置，测下列项目：（1）、总太阳辐射量将太阳辐射仪的探头直接暴露于太阳辐射下，待辐射电流表稳定后，记录读数，通过换算得出总太阳辐射量。（2）、散射辐射量在太阳辐射仪上面的一定高度，用黑色遮阳板遮住太阳辐射的直射部分，待辐射电流稳定后，记录读数。（3）、直射辐射量等于太阳总辐射与散射辐射量之差。（4）、地面反射辐射量将太阳辐射仪探头朝向地面，并与地面平行，待辐射电流表读数稳定后，记录读数。2气温和土温（1）、将一根竹竿（24m）垂直于地面，从地面起每隔50cm放一多接头自动记录温度测定仪探头或温度计（注意不要让太阳光直射探头或温度计的下部，可用黑色遮阳板遮住阳光）。（2）、用小镐挖约2050cm深的土炕，每隔5cm放一多接头自动记录温度测定仪探头或土壤温度计。（3）、每隔约10分钟记录一次读数，需要注意的是，当用温度计测定温度的时候，取出或取下温度计时应尽快的读数，否则会增大误差。3湿度单独测定湿度的常用温度计有通风干湿球温度计和露点温度计、干湿球温度计包括两个温度计，其球部并排暴露在空气中。一个温度计球是干的，另一个温度计球有可湿润的棉纱套。在测定温度时，棉纱套用蒸馏水湿润，当空气流通过时会造成蒸发，而由蒸发失热必然造成稳定的降低，这样就与实际的温度形成温差。干湿球温度的读数是在湿球已变为稳定的最小值时进行的。从干湿球温度计提供的湿球和干球温度，由下面公式得到时间水汽压：eem0.00066P（tt）（1+0.00114t）e干球温度时的实际水汽压（毫米汞柱）em 湿球温度时的饱和水汽压（毫米汞柱）t干球温度（）t湿球温度（）P大气压（毫米汞柱）相对湿度是在一定温度下实际水汽压对该温度饱和水汽压（饱和水汽压可由附表1查出）的比率乘100。（相对湿度也可由附表2和3查出），公式为：相对湿度100e/em；绝对湿度是在一定温度下每单位体积空气的水汽重量。公式为：绝对湿度（克/立方米）（289.30）e/T；e实际水汽的压力（毫米汞柱）T绝对温度4、风向和风速测定风有两个参数指标，即风向和风速。风向可以简单地用罗盘或通过云的运动方向或植被弯曲的方向测得。将数字式风速测定仪或手持风速测定仪放置距地面0.5m和1.5m处，记录风速，注意不同高度风速的变化。注意：每个区域多测几次取其平均值。五、作业比较不同下垫面地段（裸地、水泥铺装、草坪、片林、道路等）各生态因子的变化规律。实验四 生态环境影响评价生态环境影响评价可以分为两大类：一类是对开发行动或建设项目排放污染物造成的生态影。向作评价，各种工业建设项目属于这一类开发行动；另一类是对水利、水电、矿业农业、牧业、交通运输、海洋、城市建设和海岸带工程，以及旅游设施等开发利用自然资源行动造成的非污染生态影响作评价，本实验介绍的是非污染生态环境影响评价。一、目的意义通过本实验可以使学生进一步理解生态环境影响评价的意义，认识到人类建设与开发活动必须从长远观点考虑问题，从生态系统的角度估计开发活动造成的生态影响以及这种影响对开发活动的反作用，使决策者做出既可获得开发活动预期的经济效果，又能保证持续利用生物资源的正确开发决策；学习和掌握生态环境影响评价程序和方法，并在实践中应用。二、仪器设备测高仪、围尺、皮尺、刚卷尺、直尺、望远镜、高枝剪、相机、望远镜、照度计、温度计、干湿球温度计等。三、评价内容1. 评价范围：主要根据评价区域与周边环境的生态完整性确定，一般包括：直接作用区，指可能受到各种活动直接影响的地区；间接作用区，指与污染物环境运输、食物链转移及动物迁移或回游行为 有关的间接影响地区； 对照区，为了对比和提供某些背景资料而选择的与评价区自然生态条件相似的其他地区。2. 生态环境调查主要内容：基本特征调查包括评价区内气象、气候因素，水资源，土壤资源，动、植物资源，珍稀濒危动、植物的分布和生理生态习性，历史演化情况及发展趋势，评价区人类 活动历史对生态环境的干扰方式和强度，自然灾害及其对生境的干扰破坏情况，生态环境演化的基本特征等。本次主要调查气象因子调查和植物因子调查两方面。具体包括：（1）气候与气象调查因子光照、温度和湿度。（2）植物因子调查植被类型、分布、面积、盖度、建群种与优势种，生长情况，生物量、利用情况等。 本实验主要调查不同植物品种（如雪松嫩绿色和灰绿色品种）的枝叶生长情况：长势、短枝上松针的数量、松针的长短、受污染情况（见后）、当年新枝生长量等。四、实验方法主要内容和方法步骤：1调查方法1） 采用抽样调查法，根据(1991)在城市街道绿化树种多样性指数大小与样本量之间的关系研究结论, 每个品种的样本数为50棵。每木调查其树高、胸径、层间距、整体生长情况：枯枝，枯顶，封顶，叶、芽色（均为实测）。本次调查10-20株（注意选有代表性的）。用标准枝法，每棵样木在东、南、西、北四个方向各选3个标准枝，分上中下三层各选一枝，测其以上指标；观察受污染情况。生长势、污染状况调查数量按以上数量；叶片特征，每株样木观测数量为30-50个。2） 受污染程度调查：因为是行道树，所以主要调查与尾气有关的和城市中主要的污染气体的危害。 3）气象因子调查： 在调查雪松的同一地点调查该区域光照、温度和湿度。观测点设在1米高处。五、作业 1. 分析计算不同区域的气象因子状况、雪松的生长状况，并据此给出不同区域生态环境状况初步评价。 2. 根据不同品种的对比调查，初步选择适宜城市栽植的雪松品种。附注：主要污染物危害症状见下：大气污染对植物造成的危害一般分为可见危害和不可见危害两种情况，可见危害是肉眼可以明显判断的危害，植物有明显的症状表现；不可见危害亦称隐性危害或生理危害，一般在污染物浓度特别低时，污染物对植物的重理生化过程产生一定影响，但其影响程度未达到叶部表现症状的水平，仅对生育有一定抑制，对产量仅有轻微影响，一般常被忽视，甚至认为不存在危害。1二氧化硫对植物的影响典型的二氧化硫伤害症状是出现在植物叶片的叶脉间的伤斑，伤斑由漂白引起失绿，逐渐呈棕色坏死。伤斑的形状为不规则的点状、条状或块状坏死区，受害初期的变色斑位于叶脉间，呈点状、块状或条状，后期叶脉也变色死亡。坏死区和健康组织之间的界限比较分明。针叶树受害后，首先是针叶尖端发黄变褐，逐渐向下扩展，终至余叶枯死。2氟化物对植物的影响大气中的氟污染主要为氟化氢（HF）。它的排放量比二氧化硫小，影响范围也小些，一般只在污染源周围地区，但它对植物的毒害很强，比二氧化硫还要大10100倍。氟化氢危害植物的症状与二氧化硫不同：伤斑首先在嫩叶、幼芽上发生；叶上伤斑的部位主要是叶的尖端和边缘，而不是在叶脉间；如果危害严重时在脉间出现坏死斑，病健组织区别明显，有一条红棕色带，未成熟枝叶易受害而形成枯梢。针叶树受害时，当年生针叶尖端首先坏死，并逐渐向下发展，受害组织先变黄，然后逐渐变为暗黄色或红棕色。3氧化烟雾对植物的影响氧化烟雾是包括臭氧（O3）、氮氧化物（Nox）、醛类（RCHO）和过氧乙烯基硝酸酯（RAN）等具有强氧化力的大气污染物的总称，又称为光化学烟雾。氧化烟雾中含有90%的臭氧，它是主要的危害因素。O3危害症状多出现在成熟叶上，嫩叶上症状极少。O3主要侵害叶片的栅栏组织，因而在叶片上表面出现点状斑。危害严重时，叶片的海绵组织也会受到危害，使斑点透过叶片组织，叶片黄色，甚至褪成白色，植物的组织机能破坏，生长、芽的形成及开花过程均受到抑制。针叶树受害时，针叶先端首先变黄、黄褐，随后慢慢枯死。O3危害植物后，病健组织之间没有明显的界线。4煤烟粉尘煤烟粉尘是空气中粉尘的主要成分。烟尘中大于10微米的煤粒称为降尘，它常在污染源附近降落，在各种植物的嫩叶、新梢、果实等柔嫩组织上形成污斑。叶片上的降尘能影响光合作用和呼吸作用正常进行，引起退色，生长不良，甚至死亡。果实在早期受害，被害部分木栓化，果皮粗糙，质量降低；在成熟期受害，则受害部分易腐烂。大气污染时，实际上常常是二种或二种以上的污染物同时作用，造成对植物的伤害。在植物的症状表现上，复合污染导致更为复杂的表现。实验五 公园道路建设对公园景观影响（廊道效应）的调查与分析一、实验目的要求使学生通过调查使用道路的游客和道路两侧的植被类型，来掌握景观生态学中评价道路的廊道作用和价值的方法。二、实验说明廊道是不同于两侧基质的狭长地带，几乎所有的景观都为廊道所分割，同时又被廊道连接在一起。公园廊道可以分为两类：人工廊道与自然廊道，人工廊道以交通干线为主，自然廊道以河流、植被带为主(包括人造自然景观)。其主要功能包括运输、物能交流、环境保护和美学价值。廊道对于其连接的两地而言，其主要功能表现为相互连通，便于运输和物质交流；但对于廊道两侧地域而言，反而表现为隔离和障碍的作用。对一个公园交通廊道而言，属于人工廊道。只有这两种功能达到协调，才能充分体现和发挥廊道建设的作用和价值。三、材料用具铅笔、笔记本，选择当地的公园。四、方法步骤教师现场讲解、指导学生学习，学生实地调查。1.教师现场教学讲解道路的廊道作用。学生做好记录。2.学生分组进行调查使用道路的游客和道路两侧的植被类型，如实记录公园道路的使用情况和道路两侧的植被类型（记录表见表1-1和1-2）。通过调查公园道路的使用对象（游客），通过他们的感受来初步评价此条城道路的廊道作用和价值；通过调查公园道路两边的植被类型情况，分析公园道路建设对公园景观影响。本次实验结束后，学生根据记录进行公园道路建设对公园景观影响（廊道效应）的调查与分析，判断公园道路建设的合理性，并完成实验报告。3.本实验大约需要2次实验课才能完成，教师可根据当地的具体情况等，酌情安排时间完成。五、作业提交1份实验报告。表5-1 公园道路通行的游客调查表编号人群特征景点观光方便程度（%）道路宽窄满意程度（%）交叉路口数量及方式满意程度（%）年龄性别表5-2 公园道路两侧植被类型的调查表距起点距离/m左侧植被类型右侧植被类型实验六 土壤样品的制备与处理及土壤酸碱度 的测定（4学时）一、实验目的土壤酸碱度是土壤重要的基本性质之一，是土壤形成过程和熟化过程的一个指标。土壤酸碱度对土壤中养分存在的形态和有效性，对土壤的理化性质，微生物活动以及植物生长发育都有很大的影响。土壤pH值又是估计植物营养元素相对有效性的指标。样品的制备同样也要重视代表性问题，因为分析数据能不能代表样品的总体，关键在于最终所用的少量称样的代表性。通过野外采集回来的土壤样品制备，让学生了解不同研究内容及不同需要下土壤样品制备方法及注意事项，学会不同分析项目样品的制备方法。二、实验内容1土壤的干燥，2土样的磨细与过筛，3. 样品制备方法及注意事项，4土壤的贮存及其注意事项，5.学会土壤酸碱度的测定，了解土壤对土壤中养分存在和养分有效性及理化性质、微生物及植物生长发育的影响。了解1土壤pH值测定的意义，2土壤酸碱度如何影响土壤肥力有效性？三、主要仪器设备100目尼龙筛、烘箱、pH比色试纸、pH计。四、实验方法及步骤（一）土壤样品的采集 采样点的布设。由于土壤本身分布不均匀，应多点采样并均匀混合成为具有代表性土壤样品。在同一采样分析单位里，如面积不太大，在10001500平方米以内，可在不同方位上选择510个具有代表性的采样点，点的分布应尽量照顾土壤的全面情况，不可太集中，也不能选在采样区的边或某特殊的点（如堆肥旁）等。 采样的深度。如果只是一般了解土壤污染情况，采样深度只需取15厘米左右的耕层土壤和耕层以下1520厘米的土样，如果要了解土壤污染深度，则应按土壤剖面层分层取样。 采样量。由于测定所需的土样是多点混合而成的，取样量往往较大，而实际供分析的土样不需要太多。具体需要量视分析项目而定，一般要求1公斤。因此，对多点采集的土壤，可反复按四分法缩分，最后留下所需的土样量。土壤本底值测定的样品采集样点选择应包括主要类型土壤，并远离污染源，同一类型土壤应有35个以上的采样点。其次，要注意与污染土壤采样不同之处是同一点并不强调采集多点混合样，而是选取植物发育典型具代表性的土壤样品。采集深度为一米以内的表土和心土。土壤样品的制备 土样的风干。除了测定挥发性的酚，氰化物等不稳定组分需要用新鲜土样外，多数项目的样品需经风干，风干后的样品容易混合均匀。风干的方法是将采得的土样全部倒在塑料薄膜上，压碎土块，除去植物根茎，叶等杂物，铺成薄层，在室温下经常翻动，充分风干。要防止阳光直射和灰尘落入。 磨碎与过筛。风干后的土样，用有机玻璃棒碾碎后，通过2mm孔径尼龙筛，以除去砂砾和生物残体。筛下样品反复按四份法缩分，留下足够供分析用的数量，再用玛瑙研钵磨细，通过100目尼龙筛，混匀装瓶备用。制备样品时，必须避免样品受污染。（二）土壤pH的测定土壤pH是土壤酸碱度的强度指标，是土壤的基本性质和肥力的重要影响因素之。它直接影响土壤养分的存在状态、转化和有效性，从而影响植物的生长发育。土壤pH易于测定，常用作土壤分类、利用、管理和改良的重要参考。同时在土壤理化分析中，土壤pH与很多项目的分析方法和分析结果有密切关系，因而是审查其他项目结果的一个依据。土壤pH分水浸pH和盐浸pH，前者是用蒸馏水浸提土壤测定的pH，代表土壤的活性酸度(碱度)，后者是用某种盐溶液浸提测定的pH，大体上反映土壤的潜在酸。盐浸提液常用1molL-1 KCl溶液或用0.5 molL-1 CaCl2溶液，在浸提土壤时，其中的K+或Ca2+即与胶体表面吸附的Al3+和H+发生交换，使其相当部分被交换进入溶液，故盐浸pH较水浸pH低。土壤pH的测定方法包括比色法和电位法。电位法的精确度较高，pH误差约为0.02单位，现已成为室内测定的常规方法。野外速测常用混合指示剂比色法，其精确度较差，pH误差在0.5左右。称取通过1mm筛孔的风干土10克两份，各放在50ml的烧杯中，一份加无C02蒸馏水，另一份加1molL-1 KCl溶液各25ml(此时土水比为1：2.5，含有机质的土壤改为1:5)，间歇搅拌或摇动30分钟，放置30分钟后用酸度计测定。三、作业掌握酸度计的测定原理与操作步骤。四、注意事项1土水比的影响：一般土壤悬液愈稀，测得的pH愈高，尤以碱性土的稀释效应较大。为了便于比较，测定pH的土水比应当固定。经试验，采用1:1的土水比，碱性土和酸性土均能得到较好的结果，酸性土采用1:5和1:1的土水比所测得的结果基本相似，故建议碱性土采用1：1或1：2.5土水比进行测定。2蒸馏水中C02会使测得的土壤pH偏低，故应尽量除去，以避免其干扰。3待测土样不宜磨得过细，宜用通过1mm筛孔的土样测定。4玻璃电极不测油液，在使用前应在0.1molL-1 NaC1溶液或蒸馏水中浸泡24小时以上。5甘汞电极一般为KCl饱和溶液灌注，如果发现电极内已无KCl结晶，应从侧面投入一些KCl结晶体，以保持溶液的饱和状态。不使用时，电极可放在KCl饱和溶液或纸盒中保存。实验七 盆栽植物的种间竞争一、实验目的掌握植物栽培和管理的基本技术、观察和数据分析处理能力。在培养学生动手能力、观察能力和实验数据分析和处理能力的同时，本实验特别注重培养学生团结合作的团队精神。本实验历时8周，在漫长的实验过程中，实验小组同学的分工合作是实验成功的基本保证。通过本实验增强同学们集体主义观念，营造起团结向上的学习氛围。二、实验原理种间竞争是指两种和两种以上物种共同利用同一资源而产生的相互妨碍作用。竞争结果主要体现于竞争种群的个体数量和生长状况两个方面。就实验植物而言主要表现为：1） 数量效应：竞争双方出苗率、个体成活率和单株结籽率等的差异；2） 生长效应：生长速率、高度、生物量、地上/地下生物量比等差异。高斯假说(竞争排斥原理 competitive exclusion principle):由于竞争的结果，两个相似的物种不能占有相同的生态位（niche），而是以某种方式彼此取代，每种各具食性或其它生活方式上的特点。简言之：完全的竞争者不能共存（Hardin 1960）；经典案例：Gause（1934）以大草履虫和双小核草履虫混合培养，双小核草履虫生长快于大草履虫，结果到实验第16天时，大草履虫被完全排斥。其结果在生物学上有普遍意义。植物的竞争能力决定于物种的生态习性、生态幅、物种的生长速率、个体大小、抗逆性、叶子和根系的数目，以及环境特征。如将两种植物的种子按不同比例播种，统计其出苗率、观察记录不同发育时期各种的个体死亡率、实验结束时测定其茎的平均鲜重、单株结籽率等，经对比分析，并在坐标纸上绘图，便可得出两个种的种间竞争强度。三、实验材料西红柿和黄瓜种子（或小麦和玉米种子）培养器皿、培植土壤、标签、铅笔、剪刀、纸袋、烘箱、天平等。四、实验步骤将西红柿和黄瓜（或大麦和燕麦）种子按不同比例混合播种。实验分组进行：1.每4人一小组，每实验小班共5组；2.每组取培养器皿3只，分别贴号标签（组别、播种比例、播种日期）；3.装入培植土（离盆上缘3cm），分别浇透水; 4.按表1-1提供的参考播种量播种。要求播种均匀。再覆盖薄层培植土，以不见种子为宜。5.利用实验室条件，设计集中安放花盆的位置。设计均匀光照，统计管理方案。6.各组编制值日表，按章轮流观察记录和护理：7天一记录各期存活个体数及比例如实记录于表1-2中，同时于“实验日志本”上详细记录植株长势及其它观察到的现象。7.实验结束时测高、称鲜重和干重等，填写表1-3。8.数据统计，分析竞争效应。表7-1 参考播种量小组两种混播植物种子量比例第一组5:530:3055:5530:5555:30第二组10:1040:4060:6010:6060:10第三组15:1540:4065:6515:6565:15第四组20:2045:4570:7020:7070:20第五组25:2550:5075:7525:7575:25四、实验结果1.比较两种植物的出芽率、各期存活率、收获时鲜重和干重三项指标分析二者竞争中的优劣势，讨论竞争机理。2.要求充分利用所学的统计学知识并作图标报告分析结果。【注意事项】1.设计密度适当：因资源利用性竞争的强度与资源量呈反比关系。资源一定的前提下，一定限度内实验植株数越多，竞争效应越明显高。因此播种密度应适当高于环境承载量。2.培养条件应保持一致：环境因子对实验的影响非常复杂，实验中应对实验植物的培养条件严加控制，尽可能地减小非设计因素的干扰性效应，以利于实验结果的易读和可靠。本实验必须严格控制好光照和水分条件的一致。实验八 植物盐耐性的测定一、实验目的1通过本实验使学生掌握鉴定植物耐盐性的常用方法和指标及生物对其它生态因子耐性的测定方法。2认识植物对逆境胁迫的适应过程，了解盐胁迫对植物生长和发育过程的影响。3进一步加深学生对生物与环境作用与反作用定律的认识和理解。二、实验原理生物种在其生存范围内，对任一生态因子的需求总有其上限与下限，两者之间的距离就是该种对该因子的耐性限度。当生物所处环境的某种生态因子接近或达到某种生物的耐受性限制时，该种生物即出现衰退或不能生存。不同种或品种的植物对同一生态因子的耐受限度不同，从而使其生存于不同的生态环境中。由此，使不同种或品种的植物在生长在同一盐浓度下，其受抑表现不同，由此可鉴定不同植物种或品种对耐盐性的差异；同理，使同一植物种或品种生长在一系列盐浓度梯度下，其生长表现也不同。当然，生物对某一生态因子的受抑表现是一个渐进过程和综合过程，且可通过自身的调节使受害程度减轻减缓，因此，选择合适的耐性指标就显得异常重要。关于植物耐盐指标的筛选一直是盐胁迫研究的一个重要方面，不同研究者对不同作物或同一作物不同时期的耐性指标的认可性不尽相同，其中植物发芽率、质膜透性、生物量和叶片盐害指数是相对比较公认且操作性比较强的耐盐指标。三