西北农林科技大学：《森林生态学》课程教学资源（实验指导）森林生态学实验指导书

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40 g005g 92001 877 90416 0 84584 8842 55 80138 85445 60 71346 81107 6 63313 7399 70 50048 63810 75 34943 49850 20165 33492 85 8566 17708 三、方法与步骤 1、生命表的编牛制方法 (1)划分年龄阶段：划分的方法依动物类别的不同而有所不同。人通常采用5年为年龄组：鹿科动物等以1年为一年龄组，鼠类以1个月为一年龄组 (2)调查数据：按年龄阶段分别记入表中如“n ”表示实际观察值或实际调查数只有一列数值，就可以算出生命表中其他各栏的值。许多生命表习惯采用10的倍数个体为基础计算。 (3)生命表中各栏数据的关系和计算方法如下： ng+i=Dx-dx qx=d,/ns L2（n+n1)2 TxL+Lx十+L最大 e,=T/ns 式中：X一年龄段，一在x期开始时的存活数目： d一从x到x+1期的死亡数目 q一从x到x+1期的死亡率：一x期开始时的平均生命期望或平均余年：一从X到X+1期的平均存活率： T,一超过x年龄的总个体数。 2。生命表数据米源 (1)死亡年龄数据的调查：收集野外自然死亡动物的残留头骨，可根据角确定死亡年龄：也可以根据牙齿切片，观察生长环确定年龄：牙齿的磨损程度是确定草食性动物年龄的常用方法：根据鱼类鳞片上的年轮，推算鱼类的年龄和生长速度：根据鸟类羽毛的特征、头盖的骨化枯况确定年龄等。死广年龄数据可以制定静本牛合表。 (2)直接观察存活动物数据：观察同一时期出生，同一大群动物的存活情况，调查的数据可以制定动态生命表。 (3)直接观察种群的年龄数据：根据数据确定种群中每一年龄期有多少个体存活，假定种群的年龄组成在调查期间不变，如直接用人口普查数据编制生命表，属相对静态生命表。 3。生命存活曲线生命表是研究种群数量动态的一种方法，份完整的生命表反映了种群数量动态的特征，如种群某个发有阶段的死亡原因、死亡数量和表示种群时间特征的存活率等生命存活曲线是以生命表中年龄(x)为横坐标，相对年龄存活数()的常用对数值

2 40 89 958 92 002 45 87 773 90 416 50 84 584 88 423 55 80 138 85 445 60 73 346 81 107 65 63 313 73 993 70 50 048 63 810 75 34 943 49 850 80 20 165 33 492 85 8 566 17 708 三、方法与步骤 1、生命表的编制方法（1）划分年龄阶段：划分的方法依动物类别的不同而有所不同。人通常采用 5 年为一年龄组；鹿科动物等以 1 年为一年龄组，鼠类以 1 个月为一年龄组。（2）调查数据：按年龄阶段分别记入表中。如“nx”表示实际观察值或实际调查数，只有一列数值，就可以算出生命表中其他各栏的值。许多生命表习惯采用 10 的倍数个体为基础计算。（3）生命表中各栏数据的关系和计算方法如下： nx+1=nxdx qx=dx/nx Lx=（nx+nx+1）/2 Tx=Lx+Lx+1+…+L 最大 ex=Tx/nx 式中：x—年龄段； nx—在 x 期开始时的存活数目； dx—从 x 到 x+1 期的死亡数目； qx—从 x 到 x+1 期的死亡率； ex—x 期开始时的平均生命期望或平均余年； Lx—从 x 到 x+1 期的平均存活率； Tx—超过 x 年龄的总个体数。 2．生命表数据来源（1）死亡年龄数据的调查：收集野外自然死亡动物的残留头骨，可根据角确定死亡年龄；也可以根据牙齿切片，观察生长环确定年龄；牙齿的磨损程度是确定草食性动物年龄的常用方法；根据鱼类鳞片上的年轮，推算鱼类的年龄和生长速度；根据鸟类羽毛的特征、头盖的骨化情况确定年龄等。死亡年龄数据可以制定静态生命表。（2）直接观察存活动物数据：观察同一时期出生，同一大群动物的存活情况，调查的数据可以制定动态生命表。（3）直接观察种群的年龄数据：根据数据确定种群中每一年龄期有多少个体存活，假定种群的年龄组成在调查期间不变，如直接用人口普查数据编制生命表，属相对静态生命表。 3．生命存活曲线生命表是研究种群数量动态的一种方法，一份完整的生命表反映了种群数量动态的特征，如种群某个发育阶段的死亡原因、死亡数量和表示种群时间特征的存活率等。生命存活曲线是以生命表中年龄（x）为横坐标，相对年龄存活数（nx）的常用对数值

为纵坐标。因此，在某一特定时刻，种群同龄个体随时间移动而减少，可以用一条曲线表示，这条曲线称存活曲线。存活曲线大致可分为三大类型： A型：凸型的存活曲线，表示种群在接近于生理寿命之前，只有个别死亡，即几乎所有个体都能达到生理寿 B型：呈对角线的存活曲线，表示各年龄期的死亡率是相等的。 C型：凹型的存活曲线，表示幼体的死亡率很高，以后的死亡率低而稳定。 4.昆虫生命表和关键因子的分析许名生物什代不重香。每年贝有一个繁销季节（加尽图11稻纵卷叶螟关使因子分析虫，这些生物在同一时刻没有年龄结构，这时存活率可以通过自然种群由卵到成虫的各个发育阶段的数量统计。如幼虫、蛹和成虫。如果能同时观察气候条件、捕食天敌、 0 寄生物和疾病的影响，就能估计出各种致死因素所造成的死亡率，分析影响昆虫生存的关键因子。昆虫生命表与一般生命表有3方面不同：①x年龄的分期采用卵幼虫龄期等发有阶段来代替一般的物理时间：②把各发育阶段的d.分为因不同死亡因素而造成的分值：③在生命表中，把性比和产卵率的变化，换算成为死亡率（如表1.3）。关键因子分析是昆虫生命表研究的一个进展，它必须具备多年生命表研究的资料。现介绍分析关键因子的两种 5「方法。 (1)K值图解法：将生命表中n,取对数，并按下面。公式计算出k和K的值： ki=lg(nx/nx) K-Ek=kj+kz 式中：k 前后两个阶段存活数对数之差： 197989为1%0*1 K- -整个世代的所有各阶段k:值之和。以年份为横坐标，以k和K值为纵坐标作出关键因子分析图。通过目测比较，哪一条 k值的曲线与K值的曲线图形最相似，即该阶段死亡因子为关键因子。图1-1为稻纵卷叶螟的关键因子分析图由图可以看出k对K值的波动影响最大，变化趋势最相似。因此，可确定k为这些年份种群动态的关键因子表1-3舞毒懒种群的生命表 x(岭期)。(x期开始的在活数) d.(死亡原因) Dx(x期死亡数)（死亡）寄生 82.5 15 550 82 1 合讨 165.S 1~Π龄幼虫 385 扩散等 37 鼠捕食 4g5 20 V-龄幼虫 2425 寄虫。疾病 12.1 167.3 69 227.9 94 前蛹 14.6 捕食等 2.9 脊椎动物捕食 9.8 84 蛹 11.7 其他 0.5

3 为纵坐标。因此，在某一特定时刻，种群同龄个体随时间移动而减少，可以用一条曲线表示，这条曲线称存活曲线。存活曲线大致可分为三大类型： A 型：凸型的存活曲线，表示种群在接近于生理寿命之前，只有个别死亡，即几乎所有个体都能达到生理寿命。 B 型：呈对角线的存活曲线，表示各年龄期的死亡率是相等的。 C 型：凹型的存活曲线，表示幼体的死亡率很高，以后的死亡率低而稳定。 4．昆虫生命表和关键因子的分析许多生物世代不重叠，每年只有一个繁殖季节（如昆虫），这些生物在同一时刻没有年龄结构，这时存活率可以通过自然种群由卵到成虫的各个发育阶段的数量统计，如幼虫、蛹和成虫。如果能同时观察气候条件、捕食天敌、寄生物和疾病的影响，就能估计出各种致死因素所造成的死亡率，分析影响昆虫生存的关键因子。昆虫生命表与一般生命表有 3 方面不同：①x 年龄的分期采用卵、幼虫龄期等发育阶段来代替一般的物理时间； ②把各发育阶段的 dx分为因不同死亡因素而造成的分值；③在生命表中，把性比和产卵率的变化，换算成为死亡率（如表 13）。关键因子分析是昆虫生命表研究的一个进展，它必须具备多年生命表研究的资料。现介绍分析关键因子的两种方法。（1）K 值图解法：将生命表中 nx取对数，并按下面公式计算出 ki 和 K 的值： ki=lg(nxi/ nxi1) K=∑ki=k1+k2+…+ki 式中：ki——前后两个阶段存活数对数之差； K——整个世代的所有各阶段 ki 值之和。以年份为横坐标，以 ki 和 K 值为纵坐标作出关键因子分析图。通过目测比较，哪一条 ki 值的曲线与 K 值的曲线图形最相似，即该阶段死亡因子为关键因子。图 11 为稻纵卷叶螟的关键因子分析图。由图可以看出 k4对 K 值的波动影响最大，变化趋势最相似。因此，可确定 k4为这些年份种群动态的关键因子。表 13 舞毒蛾种群的生命表 x（龄期） nx（x 期开始的存活数） dx（死亡原因） Dx（x 期死亡数） qx（死亡）卵 550 寄生其他合计 82.5 82.5 165.5 15 15 30 Ⅰ~Ⅲ龄幼虫 385 扩散等 37 Ⅳ~Ⅵ龄幼虫 242.5 鼠捕食寄虫，疾病其他合计 48.5 12.1 167.3 227.9 20 5 69 94 前蛹 14.6 捕食等 2.9 蛹 11.7 脊椎动物捕食其他 9.8 0.5 84 4 图 11 稻纵卷叶螟关键因子分析

10.3 成虫性比(30早006) 1.0 30 一世代 519.6 99.93 (2)数量分析法：绘图目测法简单，一目了然，易堂握，但有时几条曲线波动的形状相似，目测难以确定关键因子，数量分析法可以解决这一缺陷。其数据与上述方法一样，得出多年积累的K和K值，将k值放在v值，以K值放在x轴上，即以k.为因变量，K为白变量分别求出K值对应点K的回归系数b,斜率b最大的k为关键因子，其他死亡因对种群密度变化的相对重要性可由b值的大小来确定。各回归系数之和应接近于1。实验二生物气候图解一、目的掌握利用气象资料进行气候分析的图解方法，并了解这种方法的生态学意义。二、仪器准备格纸、直尺、铅笔、绘图笔、中国植被图。三、一般说明绘制气候图解是提供各地气候状况的经奥方法，对比各地的气候图解，可以较快地弄清不同地区生气候的异同，从而找出生物气候与生物类群之间的联系。常用的图解法之一是由Caussen与Walter提出的，主要是用月平均温度和月平均降水量的匹配关系来表示生物气候类型，其具体做法如图21。另外一种图解方法比Wacr图解简单些，即以纵坐标表示温度，横坐标表示降水，按某地月平均气温与月平均降水量在图上找出各自的坐标位置.用来表示个地区的生物气候特征（图2-2）。把不同地区的气候图绘在同一图上，对不同的气候图进行比较，可以看出各地区生物气候的异同。如果对某一物种（植物或动物）的最适条件和忍耐范用研究清楚的话，通过作图并与气候图解进行比较，便可确定该物种可能定居的地区。四、实验步骤先将研究地区代表气象台站的气象资料按图中所需要的项日查找出来，再依此数据做图。本实验选取全国8个气象台站，其有关数据列入表21，要求每个同学按此数据做出 Walter气候图解及Dajoz气候图解。最后阅读中国植物图，并对照两种气候图解，写一简要报告，说明以上8个地区的生物气候特点

4 合计 10.3 88 成虫 1.4 性比（30♀:00♂） 1.0 70 一世代 …… …… 519.6 99.93 （2）数量分析法：绘图目测法简单，一目了然，易掌握，但有时几条曲线波动的形状相似，目测难以确定关键因子，数量分析法可以解决这一缺陷。其数据与上述方法一样，得出多年积累的 Ki 和 K 值，将 ki 值放在 y 值，以 K 值放在 x 轴上，即以 ki 为因变量，K 为自变量，分别求出 K 值对应点 K 的回归系数 b，斜率 b 最大的 ki 为关键因子，其他死亡因子对种群密度变化的相对重要性可由 b 值的大小来确定。各回归系数之和应接近于 1。实验二生物气候图解一、目的掌握利用气象资料进行气候分析的图解方法，并了解这种方法的生态学意义。二、仪器准备格纸、直尺、铅笔、绘图笔、中国植被图。三、一般说明绘制气候图解是提供各地气候状况的经典方法，对比各地的气候图解，可以较快地弄清不同地区生气候的异同，从而找出生物气候与生物类群之间的联系。常用的图解法之一是由 Caussen 与 Walter 提出的，主要是用月平均温度和月平均降水量的匹配关系来表示生物气候类型，其具体做法如图 21。另外一种图解方法比 Walter 图解简单些，即以纵坐标表示温度，横坐标表示降水，按某地月平均气温与月平均降水量在图上找出各自的坐标位置，用来表示一个地区的生物气候特征（图 22）。把不同地区的气候图绘在同一图上，对不同的气候图进行比较，可以看出各地区生物气候的异同。如果对某一物种（植物或动物）的最适条件和忍耐范围研究清楚的话，通过作图并与气候图解进行比较，便可确定该物种可能定居的地区。四、实验步骤先将研究地区代表气象台站的气象资料按图中所需要的项目查找出来，再依此数据做图。本实验选取全国 8 个气象台站，其有关数据列入表 21，要求每个同学按此数据做出 Walter 气候图解及 Dajoz 气候图解。最后阅读中国植物图，并对照两种气候图解，写一简要报告，说明以上 8 个地区的生物气候特点

6 表 21 八个气象台站的有关资料月份气象台站项目 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 全年记录年代河口降水（mm） 17.2 36.1 49.4 131.4 152.4 254.3 249.4 336.8 226.1 136.5 69.9 38.2 1732.2 1961－1970 22°30′ 气温（℃） 15.2 16.5 20.3 23.8 26.8 27.2 27.7 27.1 26.0 23.5 24.1 16.9 22.6 1961－1970 103°57′ 极端最高气温 34.9℃（1965.5.12） 136.7m 极端最低气温 2.2℃（1961.1.18）日均温低于 0℃天数 —— 1961－1970 福州降水（mm） 61.7 62.2 111.3 124.0 187.6 229.7 99.3 156.1 144.5 37.2 31.6 30.8 1288 1961－1970 26°05′ 气温（℃） 10.3 10.3 13.3 18.3 22.7 25 28.3 28.3 26.3 21.7 17.9 12.9 19.7 1961－1970 119°17′ 极端最高气温 39.0℃（1996.8.3） 84m 极端最低气温 1.7℃（1996.8.3）日均温低于 0℃天数 —— 北京降水（mm） 2.0 6.4 9.6 33.6 24.0 49.3 174.0 209.1 50.5 17.5 7.0 1.1 584.0 1961－1970 39°48′ 气温（℃） 4.7 2.5 4.6 13.0 20.5 24.3 26.1 24.8 19.4 12.4 4.0 3.0 116°28′ 极端最高气温 40.6℃（1961.6.10） 31.2m 极端最低气温 27.4℃（1966.2.22）日均温低于 0℃天数 30.8 27.9 21.6 1.9 0 0 0 0 0 1.3 16.8 30.6 130.9 1961－1970 根河降水（mm） 2.9 2.8 7.4 17.2 32.5 70.6 107.2 106.5 57.2 10.7 6.7 5.8 427.4 1961－1970 50°41′ 气温（℃） 31.1 27.0 15.6 1.6 7.6 13.9 16.7 13.9 6.2 2.7 18.1 29.0 5.7 1961－1970 121°57′ 极端最高气温 35.4℃（1961.6.21） 979.9m 极端最低气温 49.2℃（1966.2.22）日均温低于 0℃天数 31 28.2 31 29 21.2 5.3 0.1 1.2 1.7 30.2 30 31 255.2 1961－1970 锡林浩特降水（mm） 2.0 1.9 3.6 8.1 28.6 41.9 74.7 67.3 27.1 10.0 2.4 1.7 269.3 1961－1970 13°57′ 气温（℃） 20.3 17.5 7.1 4.5 13.0 18.1 20.8 18.8 11.6 3.3 7.7 16.6 1.8 19611970

实验三大麦对杂草的他感作用一、原理他感作用(allelopathy)是描述生物有机体之间相互化学作用的一个术语，意指一个生物有机体向环境释放毒素以抑制其他生物的发芽、生长或繁殖。这种相互作用亦发生在动物 (特别是淡水生物，Ryth©r,l954),植物、细菌和真菌的联合体之间。他感作用的机制是当前很多研究的课题，而这一现象早在19世纪早叶即已发现。De Candolle卓绝的工作在1830 年就证明，连续栽种一种谷物的农业系的歉收，并非营养衰竭之故。“土壤疾病”的研究不能解答，有些植物在同一位置年复一年地栽种之后，为什么长势显著衰退？即使补施化肥，也无疾病的征兆，仍然如引？De Canlolle确信，致病土壤的产生是因为植物根部分泌毒素， 1900年初的几个实验进一步证实了这一论断，实验方法是把幼苗栽种在含有可能是他感植物的根部冲刷液土壤中，记录这些幼苗与对照幼苗之间的生长差异。后来，有大量的研究证实了他感作用的普遍存在，控制他感作用对农业计划的重要性，及其许多作用机制问题(Rice,1974:Garb,1961;等，1968：Muller,l970,Whittaker和 Feenny,1971). 室内实验是调查一种谷物大麦(Hordeum vulgare),对各种杂草的萌芽、生长的抑制效应。在野外调查他感作用不大容易，但有一种最常见的现象是一种真菌，食用小皮伞(Marasmius oreades)对草坪禾草的抑制作用。这能在很多学校或公园的草坪见到。二、实验设备温室内：50×50厘米种子盆至少l0厘米深的土(John Innes2号混合肥)：大麦种子和一种杂草种子如繁缕(Stelleria media)。实验室地内：剪刀：20×10厘米纸袋：镊子：精确度0.01克的台称：有机玻璃尺：两脚规。三、实验准备本实验的每一种处理均需要3组学生准备一个下午，一周后还要一个短时间工作。计划内的基本实验是两个种（即大麦和繁缕）以1：1混合培养，并设立两个种单独培养的对照。整个实验中，基本实验可作很多外理，例如，选择大麦和繁缕的不同混全比例，用其它杂草种子[例如用千里光(Sencio vulgaris)]代替繁缕，或交错播种时序，以致大麦和繁缕能高出一头，也可安排一系列的播种密度，这一切都不需要额外的准备。因为实验操作依赖于学生人数，为此组织者应据此选择实验处理的系列。随后，仅需详细记录大麦和繁缕1：1 混合的简单情况，但其它扩大实验也应给予必要的观察记录。 1.夏季末收集大量的繁缕穗子。把种子从查壳中碾出后贮藏在干燥阴凉的地方。 2.实验前2至3周准备种子盆（这是为了基本实验：除非物种改变，所选择的混合培养不需要其他对照)。种子盆内装入10厘米深的混合肥，把土表整平。 3.土壤表面划上10×10格子（即5×5厘米方格），每方格中心分别放一粒大麦或繁缕种子。排列的变化可以是一排大麦一排繁缕，随机混合或者每个成块随机混合。 4.撒上少量泥土覆盖种子，用孔眼很细的莲蓬头洒水壶或喷雾器浇水。每只盆子上详细记上实验设计，如查学生参加准备，则标上姓名。 5.把实验植物放在约20℃（保持12小时光照）的环境下培养2-4周。为了进一步对照，大麦和繁缕以同样的密度（即每5×5厘米方块种一粒种子）单独培育，用流过大麦的水浇洒繁缕。这种水可以把照片显影盘（比种子盆大）放在大麦种子盆下面进行收集。也可以用水培养大麦，每天换水，用换下的水浇灌繁缕。这一对照排除了物理干扰的可能

8 实验三大麦对杂草的他感作用一、原理他感作用（allelopathy）是描述生物有机体之间相互化学作用的一个术语，意指一个生物有机体向环境释放毒素以抑制其他生物的发芽、生长或繁殖。这种相互作用亦发生在动物（特别是淡水生物，Ryther,1954）,植物、细菌和真菌的联合体之间。他感作用的机制是当前很多研究的课题，而这一现象早在 19 世纪早叶即已发现。De Candolle 卓绝的工作在 1830 年就证明，连续栽种一种谷物的农业系的歉收，并非营养衰竭之故。 “土壤疾病”的研究不能解答，有些植物在同一位置年复一年地栽种之后，为什么长势显著衰退？即使补施化肥，也无疾病的征兆，仍然如引？De Canlolle 确信，致病土壤的产生是因为植物根部分泌毒素。 1900 年初的几个实验进一步证实了这一论断，实验方法是把幼苗栽种在含有可能是他感植物的根部冲刷液土壤中，记录这些幼苗与对照幼苗之间的生长差异。后来，有大量的研究证实了他感作用的普遍存在，控制他感作用对农业计划的重要性，及其许多作用机制问题（ Rice,1974;Garb,1961; 等， 1968;Muller,1970;Whittaker 和 Feenny,1971）。室内实验是调查一种谷物大麦(Hordeum vulgare),对各种杂草的萌芽、生长的抑制效应。在野外调查他感作用不大容易，但有一种最常见的现象是一种真菌，食用小皮伞（Marasmius oreades）对草坪禾草的抑制作用。这能在很多学校或公园的草坪见到。二、实验设备温室内：50×50 厘米种子盆至少 10 厘米深的土（John Innes 2 号混合肥）；大麦种子和一种杂草种子如繁缕（Stelleria media）。实验室地内：剪刀；20×10 厘米纸袋；镊子；精确度 0.01 克的台称；有机玻璃尺；两脚规。三、实验准备本实验的每一种处理均需要 3 组学生准备一个下午，一周后还要一个短时间工作。计划内的基本实验是两个种（即大麦和繁缕）以 1：1 混合培养，并设立两个种单独培养的对照。整个实验中，基本实验可作很多外理，例如，选择大麦和繁缕的不同混全比例，用其它杂草种子[例如用千里光（Sencio vulgaris）]代替繁缕，或交错播种时序，以致大麦和繁缕能高出一头，也可安排一系列的播种密度，这一切都不需要额外的准备。因为实验操作依赖于学生人数，为此组织者应据此选择实验处理的系列。随后，仅需详细记录大麦和繁缕 1：1 混合的简单情况，但其它扩大实验也应给予必要的观察记录。 1．夏季末收集大量的繁缕穗子。把种子从查壳中碾出后贮藏在干燥阴凉的地方。 2．实验前 2 至 3 周准备种子盆（这是为了基本实验；除非物种改变，所选择的混合培养不需要其他对照）。种子盆内装入 10 厘米深的混合肥，把土表整平。 3．土壤表面划上 10×10 格子（即 5×5 厘米方格），每方格中心分别放一粒大麦或繁缕种子。排列的变化可以是一排大麦一排繁缕，随机混合或者每个成块随机混合。 4．撒上少量泥土覆盖种子，用孔眼很细的莲蓬头洒水壶或喷雾器浇水。每只盆子上详细记上实验设计，如查学生参加准备，则标上姓名。 5．把实验植物放在约 20℃（保持 12 小时光照）的环境下培养 24 周。为了进一步对照，大麦和繁缕以同样的密度（即每 5×5 厘米方块种一粒种子）单独培育，用流过大麦的水浇洒繁缕。这种水可以把照片显影盘（比种子盆大）放在大麦种子盆下面进行收集。也可以用水培养大麦，每天换水，用换下的水浇灌繁缕。这一对照排除了物理干扰的可能

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