实验1 种群生态环境调查与空间分布格局调查分析（3学时）一、实验目的和要求：通过对植物立地条件观察，进一步了解植物。

植物群落与环境条件的相互关系；通过对种群内物种分布方差计算确定物种的空间分布类型，掌握种群空间分布判断方法。

实验内容、原理和步骤：（一）种群生态环境调查1.光、水、土、热等环境因子的生态效应观察（l）生态序列法选择其一种或数种环境因子逐渐变化的地段作观察。

l）诃流湖泊沿岸地带：这里是由岸边到陆上高地地下水位逐渐降低，导致上壤及其理化性质渐变的地带。

注意观察植物由沉水植物、浮水植物、挺水植物、湿生植物、中生植物逐渐变化的生态类型。

2）海滨或内陆封闭湖盆地区；注意观察土壤含盐量的逐渐变化和地下水位的影响。

盐生植物、湿生植物、中生植物等生态类型的相应变化。

3）各种沙丘与丘间洼地地带：沙丘迎风坡和背风坡、中间平坦低洼地带注意观察土地。

水热条件、化学性质的显著差异，导致植物种类和生态习性的差异。

注意观察比较各生适应应类型的特征差异。

4）较高的山地：自下而上水热条件、土层厚度、土壤质地、土壤水分。

粗骨性程度生境条件的明显变化，导致植物群落、植物优势种的相应变化、注镜观察比较其特征差异。

5）不同坡向的坡地（阴坡与阳坡）：其光照和水热条件的差异会引起其他生态条件的变化。

可选择一个坡地或山丘。

绕行一周，注意观察其生境条件和植物种类或生长状态随之相应变化的状况。

6）在森林或防护林分布茂密的地方；用野外风速表、照度计测定林地内外各处的风速、光照强度的变化，同时进行各处植物种类更替情况和生长状况变化的观察比较.（2）样线法沿生态序列中环境变化显著的方向拉开30－50m 的皮尺或测绳（样线），详细记录绳尺所通过植物的名称及植株生长的高度；以及生境的特点。

样线长度视环境的变化、种类、密度等具体情况而定，但不宜过长，以能表现出生态学到更替即可。

（3）频度法1）选择观察地点和主要环境因子（土壤pH值、盐度、水分、光照等）。

2）选定若干待测的灌木。

草本植物，尽量熟识这些植物的种类，或剪取标本，回室内鉴定。

3）测量小样方．大型灌木、草本植物可取1平方米样方。

小型草本植物可取1/10的样方。

沿环境梯度变化方向。

每隔一定的距离（10m 或30m 。

视生境复杂情况而定）设置10－20个样方或样圆，参照表7.8格式，分别登记所遇到的待测植物。

计算这些植物出现的频度。

某种植物出现的样方占该测点样方总数的百分数就是该植物的出现频度。

各类型植物出现频度在环境因子中的变化。

可绘制曲线表示图7.7），横坐标为生境变化（以距离为基础土壤pH值的变化）．纵坐标为植物出现的频度。

（五）作业与思考（1）以生长在水边的乔木、水杉、落羽杉等种群为例，说明它们与环境条件的关系以及适应特征.（2）简述某一环境因子（土壤PH 值、盐度、水分或光照等）的变化。

（二） 种群空间分布格局调查与判断1． 室外调查：准备3－5个学生一组，选择合适的样地，设计好野外调查记录表，并且带齐调查物品。

2． 确定样地面积20m ×20m 或者10m ×10m 样地。

3． 划分小样方4m ×4m 或者5m ×5m 。

4． 计数并且统计到表格中。

5． 数据处理 原理：均匀分布：S 2／m=0(S 2样方个体数的方差，m 为样方个体的平均数 )—原因：种群内个体间的竞争。

随机分布：S 2／m=1--原因：资源分布均匀，种群内个体间没有彼此吸引或排斥。

聚集分布：S 2／m>1--原因：资源分布不均匀；种子植物以母株为扩散中心；动物的社会行为使其结群。

样方中个体平均数与方差的计算方法：为样本总数个体样方的出现频率；为含；为样方中的某种个体数n x f x n nfx fx snfx m ms1/)()(/2222--==∑∑∑生物个体可能呈随机、均匀和聚集分布等格局；在大尺度上，种群的个体则是聚积分布的。

6．得出种群空间分布格局类型。

三、仪器、设备和材料皮尺，铅笔，野外记录表格，计算器 附表一： 种群空间格局样方表 样方号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 个体数 样方号 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 个体数实验2：生物群落结构和物种多样性分析（3学时）一、实验目的：巩固已经学习的植物类别，掌握群落物种多样性指数的测定方法。

二、实验原理：在样方调查的基础上，利用Simpson多样性指数、Shannon--Wiener多样性指数测定群落的物种多样性指数。

根据统计表统计各群落动物的组成类群数和个体数，再根据Shannon--Wiener指数D sw （香农多样性）指数公式：均匀性指数和优势性指数等公式进行计算。

或中H为多样性指数,N为样方的总体个数，S为种数，n i为第i个种的个体数）三、实验内容、方法和步骤：1．根据群落的基本特征，确定调查时样方面积的大小，一般对于草本植物采用1×1m2的样方，灌木采用2×2m2的样方，乔木采用10×10 m2或20×20 m2的样方。

2．对群落中植物的株数进行统计，并记录在表格中。

3．利用两个多样性指数的计算公式，测定群落的物种多样性指数。

4．比较不同群落生物多样性指数大小并且分析原因。

四、结论：1．调查地区的自然概况对生物群落组成与数量影响、不同生态类型土壤动物群落组成、数量、多样性指数、优势性指数、均匀性指数等比较分析。

2．不同生态类型生物群落各项指数与生态环境的相关分析通过对不同群落物种多样性指数的比较，分析造成物种多样性差异的原因、结论。

附表1：物种多样性调查表：物种名称群落1 群落2 群落3 群落41 马尾松2 4 22 樟树 2 43 杨树4 2 2 14 洋玉兰 1 4 1 3群落个体数总和 群落种类数总和附表2：群落指数值计算 物种名称 群落1 1 P1 ln P1 P1 ×ln P1 H 1=2 P2 ln P2 P2 ×ln P23 P3 ln P3 P3 ×ln P3 4P4 ln P4 P4 ×ln P4 5P5 ln P5P5 ×ln P5群落个体数总和 N 群落种类数总和 S 多样性指数H 均匀性指数E 优势度指数C附表3：群落多样性各指数值比较：群落样地 0102030405060708多样性(H) 均匀性(E) 优势性(C)结论：不同群落H 和E 大小变化一致，与C 相反变化。

实验3：重金属污染物在植物体内含量测定、富集与分析方法（4学时）一、教学目的：了解环境污染物在植物内的含量与富集规律，掌握重金属污染物在植物体内含量测定方法与土壤-植物系统元素富集系数的计算。

二、仪器、试剂与材料微波消化炉（或电炉），超速冷冻离心机，电子天平，电热恒温水浴锅，精密pH计，聚四氟乙烯烧杯(50或100ml)，及其他常规仪器，原子吸收光谱仪。

优级纯强酸(HCl，HNO3，HF ，HClO4)，测试金属离子标准液(Pb、Cu、As、Cr、Cd、Zn)，其它常规试剂。

污染样地的土样与植物样。

三、步骤1.采样在重金属污染样地采集植物样或土样，以及附近无污染区域采集植物样或土样以作对比。

2样品予处理样品带回室内分别进行予处理，土样先在恒温箱中40℃条件下烘干(7-10天)，然后在玛瑙研磨中磨碎，全部通过200目尼龙筛，放入磨口瓶中盖好备用；植物样先用自来水洗去表面泥土及灰尘，再用二次水冲洗数次，然后在恒温箱中40℃条件下烘干(7-10天)，按整株、根、茎、叶分别剪碎，放入干燥器中备用。

3.土样、植物样消化(湿化法、微波法)土样称取0.2000克，放入微波消化罐内，再加入8mlHNO3和6ml的HF酸(都为优级纯)，在电子控温加热炉上予热后，放入微波消化炉，启动消化炉使气压缓慢升至7-8个大气压、气温升至170℃，停止消化炉加热，然后冷却1小时后，取出消化罐并打开(在通风橱内)，加入数滴H2O2让其充分反应至消化液变澄清，转入25ml容量瓶，用去离子水清洗消化罐壁，清洗液也转入容量瓶并且定容至25ml(加几滴稀硝酸酸化)待测。

称取植物样0.2000克，加入10ml HNO3(为优级纯)和5ml去离子水，在电子控温加热炉上予热后，放入微波消化炉，启动消化炉使气压缓慢升至10个大气压、气温升至170℃，停止消化炉加热，然后冷却1小时后，在通风橱内取出消化罐并打开，(视具体情况加入数滴H2O2让其充分反应至消化液变澄清)，转入25ml容量瓶，用去离子水清洗消化罐壁，清洗液也转入容量瓶并且定容至25ml(加几滴稀硝酸酸化)待测。

土样和底泥样分别称取0.2000克，放入聚四氟乙烯烧杯(100ml)内，再加入6mlHNO3和15ml的HF酸(都为优级纯)，在通风橱内的电热板加热(垫石棉网，温度不超过150℃)，待加热快要干时，停止加热使其冷却后，加3-5mlHClO4，再加热蒸发至冒白烟，停止加热使冷却(若有沉淀和残渣加适量的酸继续消化，直到无沉淀)停止消化炉加热，然后分别加入少许二次水清洗聚四氟乙烯烧杯2-3次，清洗液也分别转入容量瓶并且定容至25ml(加几滴稀硝酸酸化)待测。

通过两种消化方法测定结果比较表明：微波法具有耗原料少，污染小；元素不易挥发，对结果产生的误差较小；酸和水都是极性分子，易吸收微波能转化为热能，在高温、高压下加速物质的分解；方便快捷。

但湿化法对土样消化效果较好。

4.原子吸收法测重金属含量测定前配制不同浓度的标准溶液或者购买标准液加以稀释，然后加以测定。

5．植物样不同部位重金属含量称取备用干燥的植物样：整株、根、茎和叶分别进行微波消化，取消化液经ICP-AES 仪分别测定其重金属元素含量。

6．植物富集指数分析C i = C p/ C s式中C i植物富集指数，C p为植物中重金属含量，C s为土壤中重金属含量。

此指数可反映重金属元素富集程度和迁移能力大小。

TAS-990火焰型原子吸收操作步骤如下：一、开机顺序：①打开抽风设备；②打开稳压电源；③打开计算机电源，进入Windows 桌面系统；④打开TAS-990火焰型原子吸收主机电源；⑤双击TAS-990程序图标“AAwin”，选择操作。

二、测量操作步骤：1.选择元素灯及测量参数：①选择“工作灯（W）”和“预热灯（R②设置元素测量参数，可以直接单击③进入“设置波长”步骤，单击寻峰，等待仪器寻找工作灯最大能量谱线的波长。

寻峰完成后，单击，回到寻峰画面后再单击。

④单击2.设置测量样品和标准样品：①②③单击；进入辅助参数选项，可以直接单击；单击，结束样品设置。

3.点火步骤：①选择“燃烧器参数”输入燃气流量为1500以上；②检查废液管内是否有水；③打开空压机，观察空压机压力是否达到0.2MP；④打开乙炔，调节分表压力为0.05MP；用发泡剂检查各个连接处是否漏气；⑤单击点火按键，观察火焰是否点燃；如果第一次没有点燃，请等5-10秒再重新点火。