生态因子测定

生态因子测定
生命科学学院学生实验综合项目
科研报告
（2015学年第二学期）
课程名称：生态学实验
任课教师：王江
专业：生物科学
班级：13生物1
姓名：郑晨乐
学号：1331210020
1 科研报告题目: （宋体、加粗、小四字体）
2 研究意义：（要求查阅参考文献，结合已有研究，探讨该综合项目所掌握的实验方法，能够进行哪些领域的研究；宋体、五号字体）
3 研究方法：（详细描述实验过程采用的方法和数据统计分析方法；宋体、五号字体）
4 结果与分析：（结合图、表条理清楚的展示结果的规律；宋体、五号字体）
5 讨论：（要求查阅参考文献，对数据结果的规律进行分析和解释；宋体、五号字体）
6参考文献：（要求在文中引用标注参考文献；宋体、五号字体）
说明：
封面和此说明页对面打印；
科研报告根据研究意义的创新性、实验设计的合理性和实验结果讨论科学性进行打分。

生态因子的综合测定
1、研究意义
生态因子是指对生物生长、发育、生殖、行为和分布等生命活动有直接或间接影响的环境因子，包括生物因素和非生物因素，非生物因素主要包括气候、土壤、地形等。

各种生态因子构成生物的生态环境，而某一特定生物体或生物群体栖息地的环境称为生境。

随着人类社会的发展，全球环境也在不断地变化，生物多样性研究逐渐成为全世界生物科学家们的主要研究内容之一，而生态因子在决定生物多样性格局中的作用也已经成为人们普遍关注的焦点［1］。

此外，生态因子对药用植物品质影响和道地药材的形成是道地药材研究的重要内容。

气候因子对药用植物的生长、发育、生殖、行为以及分布有着直接或者间接的影响［2］，土壤无机
元素能够影响植物根系营养及生理代谢活动，促进植物的生长，影响药用植物化学成分积累，最终影响中药材品质［3］。

例如人参中人参皂苷含量随产地不同变化较大，主要的环境因子温度、光照、水分等都会影响着人参品质［4］。

近年来有些研究还表明，多变的气候因子和复杂的地形地貌，会使人参的质量差异较大［5］。

又如生长在不同生态环境中的烟叶品质和香气风格往往存在着很大的差异［6］。

由此可见，生态系统的物质交替、能量流动和信息交流与生态因子有着密不可分的联系。

本次实验主要是通过对校内不同生境（或群落）的生态因子进行测定，掌握环境中主要生态因子的测定及相关仪器的操作方法，了解主要生态因子（温度、光照、水分等）的时空变化规律和作用特点，
从而认识生物与环境的相互关系，对以后的从事相关研究有着重要意义。

2、研究方法
2.1生境的选择
自主在校内选择两种不同的生境，生境1为生命院后面的一块草地，可以看出地上的草不多，树有几棵但没有高大的树而且树上的叶子都脱落光了，晴天时光照比较充分。

生境2为生命院后面的一片灌丛，树长的比较好，遮光效果好。

并在同一时间段，对不同天气下（晴天和阴天）的生态因子进行测定。

2.2生态因子测定
（1）太阳辐射、空气温湿度和土壤温度的测定
分别用照度计、空气温湿度计和土温计
测定两种生境的太阳辐射、空气温度、空气湿度和土壤温度，每个因子连续观测三个小时，做出生态因子随时间的变化曲线。

空气温度为离地面1.5米处的气温。

所得数据记录在表1-1中。

具体操作如下：
①太阳辐射的测定：在上述两种中选取3个测定点，用太阳辐射测定仪每隔20-30分钟测定每一测定点的光照辐射，并记录每次测定的数值。

②空气温湿度的测定：在上述两种环境选取3个测定点，并在1.5 m高的地方，利用空气温湿度计每隔20-30分钟测定每一点的温度和湿度，记录每次测定的数值。

③土壤温度的测定：分别在草地和灌木丛中，寻找一个点，用锄头挖出5 cm深的坑，将土壤温度计埋入坑中，待3分钟以后，读数，每隔30分钟测量一次并记录每次的数值。

（2）土壤水分和土壤容重的测定（每个群
落取两份土样）
①将环刀托放在已知重量的环刀上，环刀内壁稍涂上凡士林，将环刀刃口向下垂直压入土中，直至环刀筒中充满样品为止。

若土层坚实，可用手锄慢慢敲打，环刀压时要平稳，用力一致。

用修土刀切开环刃周围的土样，取出已装上的环刀，细心削去环刀两端多余的土，并擦净外面的土。

②同时在同层采样处
用已知重量的铝盒采样，
称重。

③把装有样品的环刀
两端立即加盖，以免水分蒸发。

随即称重（精确到0.01克），并记录。

④将装有样品的铝盒置入烘箱中，105℃-110℃下烘干至恒重称重（约6小时，精确
到0.01g ），测定土壤含水量。

⑤结果计算：
1) 土壤含水量： a. 以烘干土为基数的水分百分数：
b. 以风干土或自然湿重土为基数的水分百分数（通常用于化学分析计算之用）：1210
%100g g W g g -=⨯- 上两式中 W —土壤含水量（%）；g 0—铝盒重（g ）
g 1—铝盒+湿样重（g ）；g 2—铝盒+
烘干样品重（g ）
2) 土壤容重
a. 环刀容积： 2V r h π=
式中：V —环刀容积（cm 3
）；r —环刀内半径（cm ）；
h —环刀高度（cm ）；π—1220%100g g W g g -=⨯-
圆周率（3.1416）。

b. 土壤容重： 100(100)
s g V W γ⋅=⋅+ 式中：γs —土壤容重（g/cm 3）；g —环
刀内湿样重（g ）；
V ——环刀容积（cm 3）； W —样品含水量（%）。

此法允许平行绝对误差< 0.03 g/cm 3，取算术平均值。

（3）土壤酸度
在上述同样的不同类型的群落中，实施土壤酸度的测定：
测定步骤：
1） 称土：称取过20目筛的风干土壤10克，置于100ml 烧杯中。

2） 浸提：用容量瓶量取50ml 蒸馏水，加入烧杯中。

（土：水=1：5）。

3） 搅拌：用玻璃棒搅拌约1分钟，静置半小时左右，澄清。

4）用pH计测定。

根据标准判断土壤酸度。

3、结果与分析
本次实验所得的两种生态环境中的太阳光照强度值、空气温湿度值以及土壤温度值记录在下表1-1，1-2中。

表 1-1 草地环境4种生态因子的测定生
态因子组
别
测
量
次
数
测量
时间
1 2 3 平均值
空
气温度阴天
1
10:4
14.2 15.1 14.5 14.6
2
11:1
12.8 12.8 12.8 12.8
3 11:4
12.7 12.6 12.6 12.63333333
晴天1
10:4
27.4 27.4 27.6 27.46666667 2
11:1
30.3 31.2 32 31.16666667 3
11:4
29.1 29 29.2 29.1
空气湿度阴天
1
10:4
58 60.7 57.9 58.86666667
2
11:1
55.4 55.4 55.3 55.36666667
3
11:4
55.2 55.1 55 55.1
晴天
1
10:4
81.8 82 82.3 82.03333333
2
11:1
88 89.3 90 89.1
3
11:4
91 85 85.2 87.06666667
太阳辐射阴天
1
10:4
528 382 478 462.6666667 2
11:1
226 256 304 262 3
11:4
227 233 249 236.3333333 晴天
1
10:4
825 764 774 787.6666667 2
11:1
742 763 815 773.3333333 3
11:4
777 793 745 771.6666667
土壤温度阴天
1
10:4
14.5 14.5
2
11:1
13 13
3
11:4
13 13 晴天 1
10:4
19 19
2 11:1
20 20
3 11:4
20 20
表 2-2 灌丛环境4种生态因子的测定生
态因子组
别
测
量
次
数
测量
时间
1 2 3 平均值
空气温度阴天
1
10:4
14.6 14.5 14.3 14.46666667
2
11:1
12.9 12.9 12.9 12.9
3
11:4
12.7 12.5 12.4 12.53333333 晴天
1
10:4
25.2 25.7 27.2 26.03333333
2 11:129.6 30.4 31.2 30.4
3 11:4
29.1 29.2 29.2 29.16666667
空气湿度阴天
1
10:4
59 58.6 58.2 58.6
2
11:1
55.7 55.6 55.5 55.6
3
11:4
54 55 52.8 53.93333333 晴天
1
10:4
76.8 80 82 79.6
2
11:1
86.4 88.3 88.8 87.83333333
3
11:4
85 85.3 85.2 85.16666667
太
阳辐射阴天
1
10:4
149 172 157 159.3333333 2
11:1
173 175 183 177
3 11:4170 173 178 173.6666667
晴天1
10:4
454 549 565 522.6666667 2
11:1
441 425 432 432.6666667 3
11:4
375 336 330 347
土壤温度阴天
1
10:4
14.6 14.6
2
11:1
14 14
3
11:4
13 13 晴天
1
10:4
19 19
2
11:1
21 21
3
11:4
22 22
根据实验所得的数据将两种生态环境中的各个生态因子之间作比较，并且分析其差异存在的可能原因，所得结果如下：
结果：在同一时段，晴天的土壤温度比阴天的土壤温度高。

分析：这是由于晴天太阳辐射照射会导致土壤温度的升高。

结果：在同一时段，晴天的光照强度明显高于阴天。

结果：在测定的时间段里两种环境的空气温度都呈现比较平稳的趋势，之后有小幅度的下降趋势，但晴天的空气温度始终较阴天的高。

分析：在同一时段，这也与太阳光的照射有关。

晴天的时候，太阳光照射强，空气温度较高。

结果：在测定的时间段里两种环境的空气温度都呈现比较平稳的趋势，之后有小幅度的下降趋势，但晴天的空气温度始终较阴天的高。

分析：在同一时段，这也与太阳光的照射有关。

晴天的时候，太阳光照射强，空气温度较高。

表1-2 土壤含水量的测定
环境1 环境2
G0 铝盒重1 12.40 12.76
2 12.56 12.81
3 12.38 12.67
G1 1 59.17 59.54
盒+
湿土 2 58.28 61.93 3 57.97 58.45 G2 盒+
干土 1 53.23 52.10 2 49.17 54.47 3
52.26
51.82
结果分析： 1. 以烘干土为基数的水分百分数：
环境1：W 1%=12.73% W 2%=19.93% W 3%=12.52% W=15.06%
环境2：W 1%=15.90% W 2%=15.19% W 3%=14.48% W=15.19%
2. 以风干土或自然湿重土为基数的水分百分数（通常用于化学分析计算之用）：
12
10
%100g g W g g -=
⨯-
环境1：W 1%=14.55% W 2%=24.88% W 3%=14.28% W=17.90%
1
2
2
%100g g W g g
-=⨯-
环境2：W 1%=18.91% W 2%=17.91% W 3%=16.93% W=17.92%
表1-3 土壤容重的测定
环境1 环境2 G1—环刀重
94.45 94.45 G2---环刀+土
壤重（均值）
254.04 253.58 G3—环刀内
湿样重（均
值）
159.59 159.13
环刀： r=2.55cm h=5cm
结果分析：
环刀容积：2V r h π==102.1412cm 3 土壤容重：100
(100)s g V W γ⋅=⋅+
环境1：土壤容重=1.56
环境2：土壤容重=1.35
表1-4 土壤酸度的测定
环境1 环境2 1 4.89 5.33
2 4.88 5.31
3 4.8
4 5.34
平均数 4.87 5.33
结果分析：通过环境1与环境2的土壤酸度比较得出：环境1土壤的酸度比环境2的酸，两者都处于4.8-5.4之间，都属于偏酸性土。

4、讨论
本次实验的采样点是在生命科学学院
大楼后方的草坪和灌木丛，通过实验的数据和结果的简单分析，可以发现，不同生态环境中的各种生态因子都存在着一定的差异。

通过晴天和阴天简单的比较分析，阴天的空气湿度显然更大，空气温度与光照强度低于晴天。

植被面积较少的环境1中的光照强度、空气温度以及土壤的温度都较植被较多的
环境2中的大，相对应的环境1的空气湿度、土壤容重以及含水量都比环境2的小，这与一些科研研究人员等人的之前的实验结果
相一致。

自然状态下，生态因子对生物体往
往是综合起作用的[7]。

土壤水分主要影响植物体构件数目；光照条件则主要通过作用于植物体的物候性状而对其发育速度产生影响。

参考文献
[1］方精云, 沈泽昊, 崔海亭．试论山地的生态特征及山地生态学的研究内容［J］．生物多样性, 2004, 12( 1) : 10－19．
[2］张锋，王志芬．浅析环境因子对道地药材形成的影响［J］．现代中药研究与实践，2009，23( 5) : 24．
[3］顾志荣，师富贵，金岩．土壤无机元素与中药品质关系研究进展［Ｊ］．广东微量元素科学，2013，20（11）：18-22．
[4］陈士林, 索风梅, 韩建萍, 谢彩香, 姚辉, 李西文, 李滢, 魏建和．中国药材生态适宜性分析及生产区划[J]．中草药, 2007, 38 ( 4) :184-191．
[5］李倩, 梁宗锁, 董娟娥, 付亮亮, 蒋传
中．丹参品质与主导气候因子的灰色关联度分析[J]．生态学报, 2010, 30( 10) : 2569-2575．
[6］徐照丽．云南生态环境与云南烤烟香气品质关系的探讨［J］．中国农学通报, 2008, 24( 8) :196 －200．
[7] 孙儒泳, 李庆芬,牛翠娟等.基础生态学[M].北京:高等教育出版社, 2002.7- 8.。