草本群落地上部分生產量的測定與分析-海南大學實驗目的及儀器設備：實驗目的：了解測定光照強度的幾種途徑，并掌握照度計的工作原理及使用方法。通過不同樹冠內及不同群落中光照強度的測定，認識植物和光的相互影響。儀器設備：照度計，鋼卷尺，皮卷尺，記錄紙等。并事先選好被測樹木及測試群落。

實驗步驟：分組測定不同樹冠內光的分布：在校園中選擇樹冠密實與疏散的樹木各一株，分層測定樹冠內的光照強度，分層時，層面必須與入射光垂直，同時測定樹冠外的光照強度作為對照。每層重復測定6次，結果記入表1－1。表1－1樹冠內光照強度測定記錄表植物名稱：取樣時間：取樣地點：最大樹冠（m）樹高：觀測人：123456平均相對值%對照12345實驗步驟：分組測定不同群落中光照強度的分布：選擇兩個不同的群落類型，在每一群落中隨機設置3個樣點（如群落上層、中層、下層），水平分層測定光照強度，每層重復4次，結果填入表1－2，取平均值，計算各層的相對光強。表1－2群落內光照強度測定記錄表

群落名稱：取樣時間：取樣地點：群落高（m）：總蓋度：觀測人：1234平均相對值%對照12345注意事項：在任何情況下，不得將光電池直接暴露于強光下，以保持其靈敏度。光探頭要準確地放置在測定位置，使光電池與入射光垂直。每一次測定量程開關必須遵循從高檔到低檔的順序，以免燒壞儀器。當屏幕顯示“1”時表示過載，需將量程開關調高一檔；當屏幕上的第一位數字為“0”時，需將量程開關調低一檔，以增加精確度。每次用畢，及時關閉電門，以免使電流計受損。溫度與濕度會影響儀器的靈敏度，不能把照度計存放在潮濕或溫度超過40℃的地方。儀器使用一段時間后，顯示屏左上角出現“LOBAT”字樣時，需要更換電池。實驗報告與討論：繪制不同樹冠內光的削減圖，比較它們的異同，并討論有關樹木補償點的問題。繪制不同群落中的削減曲線，并加以比較、分析。實驗二

草本群落生物量的計算

環(huán)境科學實驗教學示范中心實驗目的及儀器設備：通過植物群落光合作用生產的有機物質，稱之為初級生產。初級生產又分為總初級生產和凈初級生產兩個概念。生產力通常以單位土地面積和單位時間里，由植物生產的有機物質的量（干物質量或除去灰分的干物質量）來表示，也可以用碳量，或者熱能量來表示，單位為g/m2·a或J/m2·a。總初級生產量（Pg）是指一定期間內植物光合作用所產生的有機物同化量。其中，包括同一期間內植物體因呼吸而失去的有機物的消耗量。而凈初級生產量（Pn）是指從總初級生產量（＝總光合量）中，減去植物各器官因呼吸作用消耗的有機物的量（R）,即Pg＝Pn＋R或Pn＝Pg－R此外，凈初級生產量在植物群落中還指植物的全部有機物生產量，包括經濟上未必有用途的地下部分。這應該與經濟上有用的部分的產量和農林牧業(yè)中往往稱為生產力的產量區(qū)別開來。群落初級生產力是整個生物圈中生命部分對太陽能第一次固定后，保留在生態(tài)系統(tǒng)有機體中能量的描述。這部分能量是生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的源泉，在生態(tài)系統(tǒng)中具有重要的實用價值。測定植物初級生產力，使我們能夠了解群落中不同植物種的生長特點，生產力的大小，為我們提供比較不同植物經濟、生態(tài)、社會價值的參考依據。此外，通過分析植物生產力的大小，參考植物在群落中的位置和生態(tài)作用，可以揭示不同種植物在群落中的作用，從而為人類利用和改造生態(tài)系統(tǒng)提供理論的依據。用收獲法測定群落的凈初級生產量時，首先需從測定群落的生物量入手。生物量（B）是一定面積內某一時間所具有的植物物質的總量，單位為g（干重）/m2。設開始時間（t1）與終了時間（t2）的生物量分別為B1和B2，則Pn＝ΔB＋L＋GΔB＝B2－B1式中，ΔB為t1～t2間植物的生長量，L為此期間的枯死及脫落量，G為草食動物吃掉的量。此式為生產量測定的基本公式。二、儀器、設備及材料1、烘箱，篩，剪刀，鋤頭，1m2的樣框，標簽，電子天平，米尺，薄膜塑料袋，紙信封。2、手鋸，彈簧秤，粗天平，卡尺，透明方格板，記錄紙。實驗步驟：草本群落地上部分生物量的測定與分析按分層刈割法測定草本群落地上部分的生物量，當區(qū)分出每層的種類組成及光合系統(tǒng)及非光合系統(tǒng)時，可以反映群落的格局、種間關系。在不同季節(jié)測定，還可了解群落的動態(tài)。（1）確定樣方根據群落情況決定樣方大小及數目，一般采用1m×1m的樣方，樣地的重復數量須按統(tǒng)計學的要求來設計。在樣方四角豎立標桿，首先確定每層的厚度（高度1m以下的群落以10cm為宜，1m以上的群落用15cm或20cm）。先在樣方內測定各層的相對照度。然后拉上水平線，以線的高度為準進行剪割。剪割完上層后，用同樣方法剪下一層。剪時應盡量按照群落原有的自然狀態(tài)，斜生葉片就斜著剪。剪掉了上層，如果有些枝葉翹起，則應把它固定到原來的位置。每層的樣本應分別用塑料袋裝好，貼上標簽，以防水分損失。（2）樣品分類、測重和干燥剪割完成后，把各層樣品按葉（光合系統(tǒng)）、莖、花、果（非光合系統(tǒng)）分開（有條件時，可按種或類分開），測定鮮重。然后用感量為0.1g天平取各層鮮重20g左右，置于烘箱中于80℃烘至恒重（24～48h）。在干燥器中冷卻后，用感量為0.01g天平稱干重。數據記錄于表2－5中。表2－5植物群落分層刈割記錄層次高度/cm種（或類）1……相對照度光合系統(tǒng)非光合系統(tǒng)鮮重/g干重/g葉面積/cm2鮮重/g干重/g棵數最高層第二層第三層……最低層草本群落生物量的計算：根據需要可測定葉面積和株數。葉面積測定可取部分葉片作樣品，用描畫法畫在紙上（或把葉子擺在照相用的感光紙上，壓以玻璃板，在日光或電光下曝光），然后按葉形剪下，同時剪下已知面積的相同質量的標準紙樣，同前者一起放在烘箱中于60℃下烘4h。在干燥器中冷卻后，用分析天平稱重。據下式求出每層的葉面積（S）：S＝S0×W/W0式中，S為樣品葉片面積；S0為標準紙面積，S0＝樣品葉片重?標準紙重；W為每層的總干重；W0為樣品葉片干重。根據表2－5中的數據，可作出群落的生產結構圖。草本群落地上部分生產量的測定與分析：

初次取樣在群落中選定3個樣地，樣地大小據群落具體情況而定，草本群落一般采用1m×1m，分別編號為樣地1、樣地2和樣地3。用木樁把樣地標出，初次取樣時，把樣地1的地上部分自地表剪下，把活物質和死物質（包括地表、地面的所有死植物體）分開，裝入不同的口袋中，并作上記號。從樣地2上消除所有的活植物體，把所有死的植物體都留在原地，用以測定生長期內死植物體的消失率。如果死物質可能從樣地上由于正常分解以外的過程而損失，或會從附近地段加進死物質的話，樣地在測定期間應用金屬網罩上。所有樣品都放在烘箱中在80℃下烘至恒重，在干燥器中冷卻后稱干重。如果樣品太多，可分別稱鮮重W，再在感量為0.1g天平稱出部分樣品W1，烘干后，在感量為0.01g天平上稱得W2，據下式求得每一樣品的總干重X： X＝W2/W1×W 測定結果記錄于表2－6中。最終取樣在取樣末期，從樣地2上把死植物體收集起來；把樣地3的全部植物體自地表剪下，死物質與活物質分開。所有樣品均以上述方法處理。數據記錄于表2－6中。）初次取樣表2－6生產測定期始末活物質的烘干重取樣地點樣地1樣地2樣地3測定日期：面積：測定日期：面積：測定日期：面積：活物質(Mb1)死物質(Md1)活物質(Mb2)死物質(Md2)活物質(Mb3)死物質(Md3)凈生產量的計算：計算死物質的瞬時消失率（r）：可用樣地1的死物質質量（Md1）和樣地2的死物質質量（Md2）用以下公式算出：式中，t為測定期間的日數。計算死物質的消失量（X）：可由下式求出：

式中，Md1、Md3分別為樣地1和樣地3中死物質的重量。計算活物質的死亡量（Md）：Md（g/樣地）＝X＋（Md3－Md1）計算凈生產量（Pn）：Pn（g/樣地）＝（Mb3－Mb1）＋Md式中，Mb1、Mb3分別為樣地1和樣地3的活物質重量。把每樣地內的凈生產量換算成g/m2?d：Pn(g/m2?d)＝每樣地內凈生產量/（測定期天數×樣地面積）將上述計算結果填入表2－7中。表2－7生產量的測定結果

取樣地點地上死物質消失率r地上死物質消失量X地上死物質現存量Md3-Md1地上活物質現存量Mb3-Mb1地上部分凈生產量克/樣地克/m2?d實驗報告及討論：實驗報告：選取一草本群落，應用刈割法分組測定群落地上部分的生物量和凈初級生產量。討論與思考本實驗全部植物體均用干重，為什么？本實驗算出的枯死體消失率r只是近似地反映了群落中枯死體的真正消失率，為什么？如何使測得的r值較接近于實際情況？取樣末期樣地2的植物體應以未完全分解完畢為條件，為什么？本實驗測得的生產量是沒有考慮草食動物采食量的，如何校正因草食動物采食引起損失的凈生產量估值？3個樣地的選取對結果影響很大，選擇樣地應注意什么問題？有條件時，每個樣地可多作幾個重復。實驗三

植物群落物種多樣性的測定

實驗目的及儀器設備：目的和意義通過對群落中的物種多樣性的測定，認識多樣性指數的生態(tài)學意義及掌握測定物種多樣性的方法。儀器、設備和材料1m2樣框，鉛筆，野外調查記錄表格，計算器。實驗步驟：Simpson多樣性指數

式中，ni為第i個種的個體數量；N總個體數量；s為物種數。Simpson多樣性指數的最低值是0，最高值是（1－1/s），前一種情況出現在全部個體均屬于一個種的時候，后一種情況出現在每一個個體分別屬于不同種的時候。Shannon－Wiener多樣性指數信息量是未確定的量，H值越大，多樣性指數越高。當群落中各個種的個體數目相等時，即Pi＝1/s時，信息量最大，Hmax＝log2s；當群落中全部樣本為一個種時，即Pi＝s/s時，信息量最小，Hmin＝0。均勻度群落均勻度是指群落中各個種的多度的均勻程度。它的計算可通過多樣性指數值和該樣地種數、個體總數不變的情況下理論上具有的最大的多樣性指數值的比值來度量的。因為這個理論值實際是在假定“群落中所有種的多度分布是均勻的”這個基礎上來實現的。如果物種多樣性的計算是基于Simpson指數，則當ni/N＝1/s時，有最大的物種多樣性，可以推導出：則物種均勻計算式為：E＝D/Dmax如果物種多樣性的計算是基于Shannon－Wiener指數，則最大的物種多樣性為：因此物種均勻度的計算式為：E′＝H/Hmax＝H/log2s實驗報告及討論：作業(yè)：應用不同