3.种间竞争实验：在确定好物种配对后，一般以中密度方式播种种子数量（指最后保留的幼苗总数），且最好两个物种保留的个体数相同，便于与种内竞争比较。可设计三种竞争状态：①地下部分竞争；②地上部分竞争；③全方位竞争。每种状态至少应有2个重复（共9盆），置于常温下（或温室中）培养。培养时间与种内竞争相同。需每天观察、记录每种植物的生长状况，统计幼苗的成活情况。
4.竞争结果判定及分析：在不损坏植物的前提下，仔细地将每个培养盆中的植物个体完整收获，洗去表面泥土，在烘箱中烘干，称量其干物质量。以每个个体的平均干物质量（生物量）作为指标，进行竞争结果的比较。一般认为，每个个体的平均生物量小，意味着为了竞争消耗的物质（或能量）就多，竞争也比较激烈，反之亦然。
【实验注意事项】
1.实验时，尽可能保证各处理的光照、肥力、水分等实验条件均一。
2.根据学校的具体实际，选用合适的实验材料。选用实验材料时，两种实验材料之间要容易区分。
3.由于实验时间较长，可以让学生带回宿舍培养、观察和测量。
4.种内竞争实验在收获时，可以将同密度培养的材料（同密度的三个培养盆中的植物）混在一起进行烘干、称量并计算其个体平均生物量。种间竞争实验在收获时，应将不同物种分开烘干、称量并计算其个体平均生物量。
【实验拓展】
实验拓展#动物的种间竞争——以草履虫为例
该实验的拓展方向是以动物为研究目标。其原理与植物种间竞争相同。
{实验材料的选择}
常以双小核草履虫一袋状草履虫、双小核草履虫一大草履虫为实验材料。培养基常用稻草提取液。
{供参考的实验流程}
1.培养液的准备：请参考上述实验2.6的相关内容。
2.实验动物的采集和准备：所用的实验动物常在野外采集。一般在有机质丰富、流动较慢的水沟或池塘中采集含草履虫的水样，带回实验室进行镜检、分离，将上述不同种的草履虫分开，分别在稻草提取液培养，培养于向阳处5d左右（具体视当时的气温而定），以得到足够数量的草履虫。
3.种间竞争：在三角烧瓶中加入100mL稻草提取液，将一定数量的两种实验动物（最好个体数相同）放入其中，置于室温下培养，每天定时镜检两种草履虫的数量，直至有一种草履虫消失（或所有草履虫因缺少能量而死亡）。
4.分析探讨实验结果。
{实际应用}
种群竞争状况，在某种程度上可以反映一个物种的生存状态，某物种在特定环境因素下竞争能力的高低可以表明它生存质量的好坏。因此，本实验可应用于保护生物学领域和农业生产上农作物的栽培技术。
实验2.8土栖生物多样性调查
【实验目的】
1.掌握土壤动物标本采集技术和土壤动物高级阶元的分类方法。
2.熟悉并掌握常用动物物种多样性的测定方法及其生态学意义。
【实验原理】
土壤动物是指生活史全过程或某一发育阶段在土壤中度过，对土壤的形成、发育、肥力等有一定影响的动物。按在土壤中栖息层次的不同，土壤动物一般分为三个类型：真土层动物（生活于较深土壤中）、半土层动物（栖息于土壤上层、枯枝落叶层和腐叶层，典型的如蛾类和跳虫等）和地表土层动物（如葬甲和徘徊性蜘蛛等）。土壤动物涉及的门类非常广泛，常可包括七八个动物门、数十个纲，由于各类土壤动物体型大小相差悬殊，微生境和活动方式也各有差异，因而采集调查方法也有所不同。土壤动物的采集主要用样方法：在一定面积的样方或样圆中，定量采集一定深度的土壤样品，然后根据不同土壤动物的特征采用不同的方法分离。
大多数土壤动物具有表聚性。一般说来，随着土壤深度增加，土壤动物的类群和数量逐渐减少。因此，土壤动物主要在地表（0~5cm）和地浅中层（5~20cm）进行采集，特殊情况下可在较深层（40~320cm）采集。
物种多样性（species diversity）是群落生物组成结构的重要指标，既可以反映群落组织化水平，又可以通过结构与功能的关系间接反映群落功能的特征。迄今为止，物种多样性指数大致可以分为三类：a-多样性指数、β-多样性指数和γ-多样性指数。本实验将采用被广泛接受的a-多样性指数来指导和分析土壤动物多样性的测定。
【实验仪器和材料】
土壤环刀、土壤采样铝盒、小铲子、样方框、大小布袋、塑料布、白瓷盘、大小镊子、吸虫管、标本收集瓶、指管、笔、记录本、标签纸、背包、干（湿）漏斗、体视显微镜、乙醇等。
【操作建议】
1.样地选择：在校园内（或野外）的草地、林下、农田等生境中，选择土层较厚、疏松的地点作为实验样地，在样地内随机确定50cm *50cm的取样点3个。详细记录每个样地的地理位置、植被和环境特征、土壤类型等。
2.取样层次：按0~5cm、5~10cm及10~15cm这3个土壤剖面层次取土壤样品（也可根据具体情况只取表层0~5cm中的土壤进行采集）。
3.土壤动物的采集：大型土壤动物可直接用手捡法采集。用小铲子将样方内的枯枝落叶和表层0~5cm土壤挖出，放置于塑料布上，分批量放置在白瓷盘中，将肉眼可见的动物用镊子或吸虫管拣出，装入玻璃瓶中，贴上标签，用75%乙醇溶液保存（蚯蚓等洗净后放入）。中小型土壤动物的采集和鉴别，应将土壤样品带回实验室进行。
4.土壤动物的实验室分离、鉴别：一般的小型土壤动物常采用Tullgren干漏斗法分离（请参考本书1.1.4内容）。中小型湿生土壤动物常用Baermann湿漏斗分离。土壤动物数量巨大，种类众多，根据动物体的形态特征分类到纲、目、科及属，就可以满足土壤动物生态学分析的需要（见附录）。
5.实验记录：详细记录每一样地、样方中土壤动物的种类和数量，将数据代入多样性指数方程中求值。
【实验注意事项】
1.做土壤剖面及手捡动物时，注意人身安全。
2.样地通常具备如下条件：坡度不大，石头较少，人类活动干扰少，不在生境边缘，避开坑洼、蚁巢、树根及倒木等（如果是专题研究或微生境间的比较研究则另当别论）。不要在预备设置样方内走动或踩踏。
3.采集的土样不宜久放，应尽快处理。
4.分类检索土壤动物标本时，必须始终保持标本处于乙醇中，并注意小心操作，否则易毁坏标本。
【实验结果计算】
1.辛普森多样性指数。
2.香农-威纳指数。计算请参考本书1.1.4内容。
3.Pielou均匀度指数。其计算公式为
E=H'/logxS
式中，H'为多样性指数；S为物种数目；x可根据具体需要可取10、e等。
【实验结果分析】
1.比较不同生境间、不同土壤剖面层中土壤动物物种多样性的差异，分析其原因。
2.根据你实际采集到的标本，参考相关书籍，做土壤动物的检索表。
【实验拓展】
实验拓展土壤中植物种子库的调查
本实验的拓展方向为土壤中植物种子（潜在的植物种群）多样性的调查，包括各种植物的种子（繁殖体）和丰富度。
土壤中植物种子库（seed bank）是存在于土壤表面或浅层土壤中全部存活种子的总称，是地上植物存在期间凋落的种子持续积累的结果（少数种子是动物从他处取食搬至此处贮存的），是潜在的植物种群。它在植物群落演替、更新过程中起重要作用。植物凋落的种子有部分被动物摄食，有的因本身发育不良或待在土壤中长时间缺乏萌发机会而逐渐丧失活力。因此，种子库的大小、物种种类均会因时、空不同而发生变化。
{实验材料的选择}
1.器材：挖掘土壤用的小铲子、2m卷尺、装土用的布袋子或塑料袋、培养盆、样绳、土壤筛、喷水壶等。
2.土样挖掘样地选择：可选择植物种类比较丰富的野外林地、杂草地（或校园内植物已生长多年的林地）。
{供参考的实验流程}
1.取土壤样。
（1）样地选择：参考上述“土栖生物多样性调查”中的“操作建议”1的内容。
（2）取样方法：常采用样线法。在样地中随机设置1条（或多条）长样线，样线每隔几米设置1个1m*1m的小样方，在该小样方取几组土样。也可以样线上每隔0.5m设置1个0.2m*0.2m的小样方，将该小样方的土壤取出。
另外还可采用随机法（在所研究的样地上随机取一定土样，该法适用于林地内植物生长比较均匀的情况）、小支撑多样点法（大样方分子样方，再分小样方，取样点分布在各级样方的中心）等。
（3）取样量：在土壤垂直面上分层取样，一般分0~5cm、5~15cm两层取土，样方数量多少应依据群落面积大小而定。
（4）取样时间：一般在3—5月份取样，研究经过冬眠后存活的种子库；10—11月份取样，研究当年新凋落种子形成的种子库。
2.种子的筛选和鉴定：对于颗粒比较大且从形态学上比较容易鉴别的坚果类种子，可用不同孔径的土壤筛分离鉴定；对于绝大多数种子，一般采用萌发法鉴定，即将土壤样放于培养盆中，在光照下培养，培养温度控制在10°C以上，并适当浇水，直至种子萌发成幼苗，能够辨认出植物种类为止（一般需20天左右，长的需1个月以上。如果经过六周再无新的幼苗萌发，可结束实验）。
3.记录样地内存活植物种子的种类和数量，并计算物种多样性指数。
{实际应用}
对植物种子库的调查研究，可以为植物群落（植被）的恢复提供理论依据。
实验2.9校园内植物群落物种多样性调查
【实验目的】
1.掌握植物群落的调查方法和测定不同植物种的数量特征的方法。
2.掌握不同植物群落的物种多样性指数（a-多样性指数）的计算方法，分析其a-多样性指数差异程度及形成原因。
【实验原理】
生物多样性是指生物的多样化、遗传变异性以及物种生境的生态复杂性。生物多样性可以分为遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次。其中，物种多样性可以反映出植物群落的复杂程度，物种组成是决定群落性质最重要的因素，也是鉴别不同群落类型的最基本特征。物种多样性包含两层含义：一是指一个群落（或生境）中物种数目的多寡，即丰富度；二是指一个群落（或生境）中全部物种个体数目的分配状况，即均匀度。
群落的物种组成（生物物种名录）调查可在一定面积的样方中进行，因此，样地的设置要有代表性，面积要合理。一般来说，构成群落的物种具有一定的数量特征，如密度、盖度、高度、干重、优势度、重要值等。
【实验仪器和材料】
手持式GPS接收机、便携式温湿度计、光量子计、快速便携式测墒计、标准样绳或皮尺（50m）、卷尺（2m）、剪刀、小铲子、天平、烘箱、记录本、样品袋等。
【操作建议】
1.样地的选择
本实验在校园内进行。在踏查的基础上，根据校园的实际情况，选择不同类型的植物群落，如人工栽植的树林、灌丛、校园内的杂草群落等。其中，校园内或校园周边地区杂草群落易于选取，群落结构相对简单。本实验推荐杂草群落作为研究对象。校园内人工或半自然人工树林可作为本实验的拓展实验进行。选取两三种不同类型的典型杂草群落，按样方法设置1m*1m或2m*2m的样方。
2.环境数据的获取
记录、测定每个样方中的生态因子数据，包括地理数据的采集、生境描述和一般生态因子的测定。
（1）生境描述：用手持式GPS接收机测定每个样方的经纬度和海拔高度，同时判断土壤类型及枯枝落叶层、群落内人为干扰等情况，将它们填入表。
（2）主要生态因子的测定：①在每种类型的群落（或生境）内随机选取3个点，测定每点距地面1.5m高处的大气温度、大气湿度、光照强度，记录每次测定的数值，求出平均值。②在群落（或生境）内随机选取3个点，用快速便携式测墒计（土壤水分仪）测出每处的土壤容积含水量，求出平均值。将上述测得的数据填入表。
3.杂草群落种类组成及特征的调查
调查样方内的植物种类组成，将样方内所有的植物进行科、属、种分类，编制一份群落的生物种类名单，统计样方内各物种的密度、高度等。然后，将样方内所有的植物全部挖出，带回实验室清洗干净，将其分装在不同的样品袋内，做好记号，置于85°C的烘箱内烘24h至恒重，测定每种植物各植株（个体）的干重生物量。将上述数据记录在表。
将密度、高度和生物量换算成相对密度、相对高度和相对生物量。计算公式如下：
相对密度=样方内某一物种个体数/样方内全部物种个体数之和×100％
相对高度=样方内某一物种所有个体高度之和/样方内全部物种个体高度之和×100％
相对生物量=样方内某一物种所有个体生物量之和/样方内全部物种个体生物量之和×100％
计算出相对密度、相对高度、相对生物量等指标后，记录于表中，并计算各物种的
重要值。重要值是可以描述各个物种在群落中的地位和作用。本实验由下式计算各物种的重要值：
重要值=（相对密度十相对高度十相对牛物量）/3
