生态学试验设计

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生态学简答、论述与实验设计

生态学简答、论述与实验设计

1.生态系统的组成、结构与功能。

答:(1)完整的生态系统由生产者、消费者、分解者和非生物环境四部分组成。

组成生态系统的各成分,通过能流、物流和信息流,彼此联系起来形成一个功能体系。

(2)生态系统的结构包括形态结构和功能结构。

形态结构即群落结构,功能结构主要是指系统内的生物成分之间通过食物链或食物网构成的网络结构或营养位级。

(3)生态系统的功能包括能量流动、物质循环和信息传递。

能量是生态系统的基础,是生态系统运转、做功的动力,没有能量的流动,就没有生命,就没有生态系统。

生态系统能量的来源,是绿色植物的光合作用所固定的太阳能,太阳能被转化为化学能,化学能在细胞代谢中又转化为机械能和热能。

2.生态系统的组成成分及如何组成生态系统任何一个生态系统都是由生物成分和非生物成分组成的。

生态系统包括以下4种主要组成成分:非生物环境、生产者、消费者和分解者(2分)。

生产者通过光合作用不仅为本身的生存、生长和繁殖提供营养物质和能量,而且它制造的有机物也是消费者和分解者唯一的能量来源(2分)。

生产者是生态系统中最基本最重要的生物成分。

消费者摄食植物已制造好的有机物质,通过消化、吸收并合成自身所需的有机物质(2分)。

分解者的主要功能与光合作用相反,把复杂的有机物质分解为简单的无机物(2分)。

生产者、消费者和分解者三个亚系统,以及无机的环境系统,都是生态系统维持其生命活动必不可少的成分。

由生产者、消费者和分解者与非生物环境之间通过能流、物流(物质循环)和讯息传递而形成的一个物种间、生物与环境间协调共生,能维持持续生存和相对稳定的系统(2分)。

3.生态系统的功能,及不同功能之间的关系生态系统的功能包括能量流动、物质循环和信息传递。

能量是生态系统的基础,是生态系统运转、做功的动力,没有能量的流动,就没有生命,就没有生态系统。

生态系统能量的来源,是绿色植物的光合作用所固定的太阳能,太阳能被转化为化学能,化学能在细胞代谢中又转化为机械能和热能。

生态学试验设计

生态学试验设计
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3.实验安排的反作用效果 • 在实验研究过程中,如果被试了解了实验的安排或因参加实验而受刺激,
那么他们就可能会产生霍桑效应。即在实验中接受实验刺激的被试在实验 中的表现与平时大大不同。参加实验的被试往往可能为投实验者所好,而 改变正常的行为方式,努力表现实验者所期望的行为。 4.多重实验处理的干扰 • 同一组被试在短期内接受两种或两种以上的实验处理时,前一实验处理往 往会对后一实验处理产生积极或消极的影响,使被试产生练习效应或疲劳 效应,因此用这种实验设计得到的结果就不能适用于单因素实验处理的情 境。
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实验法的基本要素
• 一个完整的实验,需要具备自变量与因变量、实验组与控制组、实验 环境、实验操作环节和实验结果五个因素。
1.自变量与因变量 • 自变量:指不受其他研究变量影响而自身变化的变量。 • 因变量:指随着研究变量变化而变化的变量。 • 在实验研究中,自变量是我们做实验控制的变量,而因变量是因为自
4.测量工具的使用 • 在实验过程中,测量工具不同,控制方式的不一致都会影响实验处
理的效应。 5.统计回归效应 • 统计回归现象指被试的测量分数在第二次测量时,有向团体平均数
回归(趋近)的倾向。 6.差异的选择 • 在实验过程中,由于没有采用随机化的方法选择和分配被试,因而
造成在实验处理前实验组与控制组之间被试在能力和特质方面存在 着较大的差异,实验结果中出现的差异就有可能是由原来研究组之 间所存在的差异所造成的,而非实验处理的结果。
• 要使一项实验达到较高的内部效度,首先必须明确影响实验 内部效度的各种因素,然后采取各种有效措施,控制这些影 响因素。
• 美国学者坎贝尔和斯坦利认为以下八种因素是影响实验内部 效度的主要因素:
1.历史因素 • 假定研究者所用研究实验设计为:O1XO2。即在给予实验处理(X)之前进

环境生态学实验报告

环境生态学实验报告

引言概述:环境生态学实验报告旨在研究和分析物种与环境之间的相互作用,以及环境对生态系统的影响。

本文将通过对五个主要方面的探索,对环境生态学的重要性和关键领域进行详细讨论。

我们将介绍环境生态学的背景和概念;我们将探讨物种与环境的相互作用;然后,我们将讨论人类活动对生态系统的影响;接下来,我们将研究环境生态学在环境保护和恢复中的应用;我们将总结环境生态学的重要性和未来的发展方向。

正文内容:1.环境生态学的背景和概念1.1环境生态学的定义和发展历程1.2研究对象和范围1.3环境生态学的重要性和应用领域2.物种与环境的相互作用2.1物种的适应性和生态位2.2生物多样性和物种间相互作用2.3环境因素对物种分布和繁殖的影响2.4物种对环境的适应性和对策2.5物种与环境的相互作用对生态系统的影响3.人类活动对生态系统的影响3.1开发和污染对自然环境的影响3.2土地利用和碎片化对生态系统的影响3.3气候变化对物种和生态系统的影响3.4入侵物种对生态系统的影响3.5捕猎和捕捉对野生动植物种群的影响4.环境生态学在环境保护和恢复中的应用4.1值得保护的生态系统和物种4.2环境影响评价和资源管理4.3生态系统恢复和修复技术4.4生物多样性保护的策略和措施4.5战略环境评估和可持续发展5.环境生态学的重要性和未来发展方向5.1环境生态学的重要性和价值5.2科学技术对环境生态学的影响5.3环境生态学的挑战和机遇5.4新兴领域和研究前沿5.5环境生态学的未来发展方向总结:通过对环境生态学的介绍和探讨,我们可以清楚地看到其在保护和恢复环境中的重要性。

物种与环境的相互作用、人类活动对生态系统的影响以及环境生态学在环境保护和恢复中的应用,都是关键领域。

环境生态学仍面临着许多挑战和机遇,需要不断发展创新的研究方法和科学技术。

未来,环境生态学将继续深入研究物种和环境的相互关系,为环境保护和可持续发展提供更多有力的支持。

生态学主要研究法

生态学主要研究法
7.3 群落生态研究方法 7.3.1 群落一般特征研究 7.3.2 群落多样性研究 7.3.3 群落动态研究 7.3.1 群落一般特征研究 (1)物种组成研究 种-面积曲线法 也叫巢氏小区法 起始样方面积 草本1*1 灌木2*2 乔木5*5或10*10 (2)群落组成种的数量特征 样地法、样带法、无样地法 样地大小:用群落最小面积或通用标准地 临时样地、永久样地 样带法适合环境因子具有梯度变化的群落
要注意破坏性采样,如测定不同时期的生物量就需要整个植株采样,这样的话, 每个小区重复数一定要足够多,设计的时候要考虑总共采样多少次,每次采样多 少株,再加上成活率等意外影响
每个植株或者器官采样之后进行生长、生理生化指标的测定,每个指标的测定也 需要重复
以水分胁迫对银杏幼苗的生理特性的影响研究为例 如果因子少,如单一研究不同水分胁迫水平的影响,一般采用单因素随机区组设
测定目标个体与其最近个体的距离 继续寻找离目标个体次近个体,测定目标个体与次近个体间的距离 点-四分法 以群落中一个个体作为中心点,画出坐标图 在四个坐标象限中将其他个体进行定位,测定各个个体与中心点的距离
无样方法种群分布格局的判断 集群系数 7.2.2 种群的动态研究 (1)传统的方法: 种群生命表 种群存活曲线 以生命表为常见 适合小尺度的种群动态研究 植物种群一般采用静态生命表 即:用一次调查的该种群的种子、一年生幼苗、幼树、成年大树、衰老大树的数量
作为基本数据,计算各个年龄段的死亡率和存活率得到的结果 是一种空间代时间的方法
棕榈的静态生命表 对于一、二年生植物可以采用动态生命表的方式 即:跟踪一批同时出生的新个体,间隔一定的时间统计存活数,直至这些个体全部
死亡为止 (2)基于GIS的种群动态研究方法 以农业害虫的种群动态为例 获取研究区域的土地利用图或者分类后的卫星影像图和遥感影像图 建立各种土地利用类型的基本属性数据库,包括自然气候土壤特征、作物品种、

《农业生态学》实验实习指导

《农业生态学》实验实习指导
五.作业
1.以 7 天为一周期,记录不同作物株高的变化,分析不同作物间的竞争力动态变化; 2.将最终实验结果绘制为表格,进行统计分析,此后进行文字分析。
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实验三 农业生态系统的能流分析*
一、目的意义
1.学会农业生态系统投入能结构和产出能效率分析和计算,分析各种能量流之间的关系; 2.从能量角度评价系统的基本情况,为改善系统投入能结构和建立新的农业生态系统提 供依据; 3.了解常用的能流分析方法:统计分析法、输入—输出法和过程分析法等。
四、实习资料
黄土高原某地张家山村年降水量 660mm,除川道外的农田无灌溉条件,长期以来种植小 麦、玉米为主,生产结构单一,加之山区缺乏燃料砍树毁草现象较为严重,生产水平低而不 稳。2001 某科技项目选择农户 20 个,进行生态农业模式示范。示范涉及土地面积 200 亩, 奶牛 20 头,猪 94 头,人口 89 人。生态农业示范包含的具体要素是:户均 8m3的沼气池一个、 一头奶牛、4—5 头猪、一个温室大棚(0.8 亩/个,20 个共占地 20 亩),1.0 亩青贮玉米,1.0 亩辣椒、1.5 亩苹果园,2.5 亩小麦田,1 亩草地(旱地)、2 亩林地。2001 年起在大棚栽植矮 化油桃,果园种植三叶草,旱地种草栽树。由于引入沼气系统,强化了农牧结合,加强了物 质循环,不断培肥地力,提高了自然资源的转化效率,农产品品质持续提高,取得了较好的 经济、生态和社会效益。
注:本实验引自西北农林科技大学农业生态学实习指导 6
(2)在组分确立后,分别确定各亚系统的输入和输出项目 对于生产者亚系统的输入,包括太阳辐射能和燃油、电力、农业机械、化肥、农药、除
草剂等各种工业辅助能以及人畜力、秸秆、有机肥料等可再生生物能;输出则包括主要目的 产品—粮食和收获的秸杆等。

生态学试验设计

生态学试验设计

⽣态学试验设计第⼗三章⽣态学实验设计⽣态学测量不仅必须具备⾜够的精度和准确性,⽽且应该在⼀个好的⼀般性实验设计框架下进⾏。

因为随着野外实验的增加,⼯作中的困难和陷井也开始出现。

第⼀节、⽣态学实验与实验设计1、⽣态学实验的3个阶段●实验设计●实验的实施●实验结果分析2、概念:实验与实验设计2.1 实验:实验是对⼀个假设的检验。

2.2 假设:就⽣态学来讲,假设是对⽣态格局与过程的⼀种解释。

2.3 实验设计实验设计是对实验的逻辑结构的描述。

以概率论与数理统计为基础,经济、科学地安排实验的⼀项技术,主要内容是讨论如何合理地安排实验和正确地分析数据,从⽽尽快获得优化⽅案。

2.4实验单元:实验单元是⽣态学实验设计中的基本操作单元。

它是实验材料的最⼩划分,因⽽不同的单元可能采取不同的处理,但实验单元不同于研究单元。

下列研究实例中实验单元是什么?●在⼀个⽕⽣态研究中,⼀块10ha的草地将被⽕烧,⽽另⼀块10ha的草地不加处理。

⽣态学家将在两块草地中分别测量50个1m2的样⽅。

因此在该实验中,实验单元是?●在⼀个植物种植实验中,要在上述两块草地中对50个1m2的⼩样⽅随机进⾏4种施肥处理(⽆, N, N+P, N+P+K)。

●为了检验树⽊的⽣长速度是否随海拔⽽降低,⽣态学家设计了⼀项沿海拔⾼度监测树⽊⽣长的实验。

2.5 重复重复即指在每⼀种处理中的实验单元数。

实验统计中出现的假重复是指实验测量之间不独⽴,往往就是没有正确地确定实验单元所⾄。

2.6 实验指标⼀组被测量⽤来反映实验单元状态特征的等级或定量指标。

2.7 实验因素——对实验指标值可能有影响的因素,包括以下⼏类:●可控因素:实验研究主要的调查对象;●标⽰因素:⼀般不能轻易改变或选择的因素,即维持环境与使⽤条件的⽔平,但不能选择⽔平的因素。

对这些因素的研究主要着眼于它们与可控因素交互作⽤的关系。

包括不同的时间、品种、设备、⼈员等;●区组因素:影响实验结果的⼏个⽅⾯,每个⽅⾯都可设置⼏个⽔平的因素;●信号因素:对实验⽬标的取值具有控制作⽤的可调整⽔平的关键因素;●误差因素:包括系统误差和随机误差2.8 ⽔平实验中采⽤对实验因素变化采⽤的各种状态和条件,各⽔平之间通常是等间隔的。

动物学、生态学、行为学设计型实验 (杨海明 湖南师范大学生命科学

动物学、生态学、行为学设计型实验 (杨海明 湖南师范大学生命科学

动物学、生态学、行为学设计型实验(杨海明湖南师范大学生命科学学院)实验设计一题:植物在异质和均匀性土壤中的生长1.条件:植物:豚草,美洲商陆。

花盆:若干牛粪:若干黄壤土:若干2.分别从:实验方案、实施方案、结果三方面设计一实验来证明该2种植物在异质和均匀性土壤中、在有竞争和无竞争条件下苗和根的生物量的结果,并分析引起结果的原因。

实验设计一标准答案题:植物在异质和均匀性土壤中的生长实验方案:1.以肥的均匀分布为均匀性2.以肥的集中分布为异质性3.以一盆栽1种1株植物为无竞争者4.以一盆栽2种各1株植物为有竞争者(种间竞争)5.各设1重复实验6.各实验水、光条件一致实施方案及记录结果(1.同质性土壤:绘图,牛粪75克均匀分布于花盆土壤中,分别栽种2种植物各1株,为无竞争者;各栽种2种植物各1株,为有竞争者。

2.异质性土壤:绘图,牛粪75克离中心5厘米、直径15厘米的洞的花盆土壤中,分别栽种2种植物各1株,为无竞争者;各栽种2 种植物各1株,为有竞争者。

3.重复对照组4.生长9周后,分别按实验收割苗(叶、茎)、根(土壤过滤),分别称重。

实验结果及原因分析1.均匀性土壤中2种植物的苗(无竞争者):生物量均低;肥均匀分布,根的摄取效率反而低。

2.异质性土壤中2种植物的苗(无竞争者):生物量均高;肥异质分布,根的密度大,摄取效率高。

3.异质性土壤中2种植物的苗(有竞争者):生物量均较低;肥异质分布,2植物同时进入同一斑块,划分了营养物,引起营养物水平下降到生长阈限。

4.异质性土壤中2种植物的根(与均匀性相比):密度大。

实验设计二根据以下的文字材料,设计一个试验:锦带花是一种非自花受粉植物;其花粉活力在开花的当天为70%,第3天下降,开花96小时其活力基本丧失;其柱头过氧化物酶在开花3小时才明显具活性,5天过氧化物酶活性完全丧失;这些数据是通过实验生化测定获得的。

你应根据这些数据,不从生化测定角度,从实验目的、实验材料、实验方法和过程、实验结果等方面设计一个野外实验来证明上述生化数据是正确的。

生态学野外实习指导

生态学野外实习指导
计数据、统计年鉴、旅行社经营统计资料等; (5)问卷调查:针对居民和游客的感知。
八、旅游生态学实习
4. 实习案例:
(1)旅游地的环境容量调查: 如: 物质环境-基础设施、接待服务场所、景点旅游资源规模; 社会心理容量:如居民接受程度、游客感知最长游路、空 间面积
(2)不同旅游景区负氧离子含量的观测实习 如:AIC1000型空气负离子测定器
现场观测-----取样分析-----找出原因
一、生态学野外实习目的及基本类型
1.实习目的及意义: 观察、研究和认识各种生态系统的结构和
功能; 如:生物组分组成、环境组分组成,物质 与能量流动过程如何?各组分结合完成怎 样的功能?
农业生态系统
生态观光农业监测
森林生态系统
一、生态学野外实习目的及基本类型
九、其它生态学实习
1. 水域生态学实习 2. 工业生态学实习 3. 环境生态学实习 4. 城市生态学实习 5. 作物生态学实习
谢谢!
2. 土壤生态学实习的基本内容:
(1)土壤环境与土壤结构特性; (2)土壤生物学特性,根系、土壤动物和低等植物; (3)人为土地利用方式:耕作、砍伐、退耕还林; (4)土壤与全球变化。
七、土壤生态学实习
3. 基本方法:
(1)实地勘察; (2)采样; (3)测定; (4)定位观测; (5)定位实验;
六、森林生态学实习
森林群落分层标准:
主林层:优势树种的林冠层(主林层)下限以上; 演替层:距地面1m以上至主林层下限; 更新层:距地面1m一下。
六、森林生态学实习
4. 实习案例:
(2)森林群落结构调查 方法:中心点-四分法抽样
七、土壤生态学实习
1. 土壤生态系统:土壤生物+土壤环境
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第十三章生态学实验设计生态学测量不仅必须具备足够的精度和准确性,而且应该在一个好的一般性实验设计框架下进行。

因为随着野外实验的增加,工作中的困难和陷井也开始出现。

第一节、生态学实验与实验设计1、生态学实验的3个阶段●实验设计●实验的实施●实验结果分析2、概念:实验与实验设计2.1 实验:实验是对一个假设的检验。

2.2 假设:就生态学来讲,假设是对生态格局与过程的一种解释。

2.3 实验设计实验设计是对实验的逻辑结构的描述。

以概率论与数理统计为基础,经济、科学地安排实验的一项技术,主要内容是讨论如何合理地安排实验和正确地分析数据,从而尽快获得优化方案。

2.4实验单元:实验单元是生态学实验设计中的基本操作单元。

它是实验材料的最小划分,因而不同的单元可能采取不同的处理,但实验单元不同于研究单元。

下列研究实例中实验单元是什么?●在一个火生态研究中,一块10ha的草地将被火烧,而另一块10ha的草地不加处理。

生态学家将在两块草地中分别测量50个1m2的样方。

因此在该实验中,实验单元是?●在一个植物种植实验中,要在上述两块草地中对50个1m2的小样方随机进行4种施肥处理(无, N, N+P, N+P+K)。

●为了检验树木的生长速度是否随海拔而降低,生态学家设计了一项沿海拔高度监测树木生长的实验。

2.5 重复重复即指在每一种处理中的实验单元数。

实验统计中出现的假重复是指实验测量之间不独立,往往就是没有正确地确定实验单元所至。

2.6 实验指标一组被测量用来反映实验单元状态特征的等级或定量指标。

2.7 实验因素——对实验指标值可能有影响的因素,包括以下几类:●可控因素:实验研究主要的调查对象;●标示因素:一般不能轻易改变或选择的因素,即维持环境与使用条件的水平,但不能选择水平的因素。

对这些因素的研究主要着眼于它们与可控因素交互作用的关系。

包括不同的时间、品种、设备、人员等;●区组因素:影响实验结果的几个方面,每个方面都可设置几个水平的因素;●信号因素:对实验目标的取值具有控制作用的可调整水平的关键因素;●误差因素:包括系统误差和随机误差2.8 水平实验中采用对实验因素变化采用的各种状态和条件,各水平之间通常是等间隔的。

3、生态学实验的两种基本类型3.1 测量性实验(Measurative experiments):涉及对生态学单元的一些测量。

无需对有机体或样方进行任何处理,而只是测量现存的事实。

∙优点在于:1)取样在空间尺度和对象的选择上有较大余地,减轻了管理和实验成本的限制;2)实验时间的约束较小,可避免因实验和观测时间不足而得出错误结论;3)实验条件受人为操控影响小,对自然状况有最好的代表性和普遍性。

4)对于一些大尺度、的频率现象和过程来说,对比观测实验也许是目前唯一可行的研究途径,如森林火烧干扰状况(disturbance regime)的景观生态效应∙致命缺陷是:1)缺乏处理前观测和空间上可靠的对照;2)由于受空间异质性的影响而难以重复;3)非观测因子的影响及多因子之间的交互作用难以排除。

这些不足降低了基于野外观测实验结果的统计推断的可靠性。

3.2操作性实验(Manipulative experiments):涉及对实验单元或样方的一些处理;并且至少需要两个以上的处理。

∙优点在于:1)要求实验单元的均质性和一致性,实验结果的差异可直接归因于处理的效果;2)不同实验单元接受不同处理;每一种处理的实验单元有足够重复;3)安排时、空对照来排除外来因素的干扰;4)处理对实验单元的操作是随机或分散安排的;5)实验设计的景观大小适合研究对象的时空尺度;6)处理后的取样时间足够长,以确保观测到实验的滞后效应。

∙野外实验操作的限制:1)实验单元内部和彼此之间的空间异质性难以保证真正的重复;2)在野外很难控制多个独立的变量;3)研究对象的大尺度可能给实验操作带来难以克服的困难。

4、实验设计的意义●科学合理地安排实验,减少实验次数,缩短实验周期,提高工作效率和经济效益;●通过选择合适的设计模型,达到分清影响因素的主次、了解因素间交互作用的目的;●可以帮助选择优化的实验方案;5、实验设计与分析的几个常用统计量●和与平均值:S、x●偏差(或离差):x-x0或x-x●偏差平方和与自由度:S T=∑(x i-x)2; f=n-1●方差与标准差:V=S T/f;√V●极差:R=x max-x min●变异系数:CV=√V/x6、实验设计的发展简史●问世于1920年代,由英国生物物理学家R.A. Fisher首创,发展成为统计数学的一个重要分支●早期应用于农业、生物学和遗传学研究中●30~40年代在英美各国发展推广,并广泛应用于工业生产中的技术革新,产生了巨大的经济效益和社会效益。

●1949年,日本研究人员进一步发展创造了正交实验设计法。

●50年代后期,信噪比设计法和三次设计法的提出使得实验设计理论方法走向成熟。

第二节、实验设计的一般原理通常存在至少6种变化的来源会干扰实验的解释,这些混乱可以通过3种统计途径加以澄清:随机化、重复和实验控制。

表1、实验误差的来源及其消除方法混淆的来源减少或消除混淆的实验设计的特点1、时间变化控制处理2、程序影响控制处理3、实验偏差不同处理之间实验单元的随机分配;其它程序操作的随机化;盲程序4、实验者造成的可变性处理的重复5、实验单元之间的内在或内禀变异重复处理;分散处理;同步观察6、偶然事故对实验的侵扰重复处理;分散处理所有科学实验的一个基本要求:每一个实验都必须有一个控制对比。

如果没有控制,从实验中将得不到任何确定性的结论。

对于生态学实验,由于系统年际的变化,必须采用更为严格的规则:每一个生态学野外实验必须有一个同时的控制对比。

因此,野外实验必须有至少两个控制或实验单元,而且多多益善;前后比较在统计学上是非常有力的,因为每一个实验单元都可以作为自己的控制。

生态学中问题重重的自然均衡模型时时被证明是无效的。

生态学过程在时空维度同时发生变化,需要复杂的控制,大多数实验都推荐这一途径(表1)。

生态学实验的BACI设计包括时间控制和空间控制两方面,即时间上的控制可以检验实验操作前后同一实验单元的变化;空间上的控制点与实验点并存可以检验不同地点的条件对操作前后系统状态的影响,从而得以排除系统自生的时变和空间差异的影响,提取单纯实验操作的效应。

这一方法在资料上仅以上述图解体现。

图中的小桶代表实验操作的作用,Flow 代表时间的流逝。

方框中的小点代表系统的状态。

1、随机化即对实验的顺序、步骤和对象的分配等按照随机性原则来安排。

绝大多数统计检验假设观察之间是相互独立的,但这如同绝大多数统计假设一样只是一种理想状况。

观察之间不相互独立,则不能得到真实的α值,即I类统计误差的概率(I类误差即应当接受的假设检验遭到拒绝;II类误差表示应当拒绝的假设检验没有被排除)。

达到独立观察的方法之一是尽可能的随机取样。

随机化还能降低因疏忽造成的实验偏差,从而提高估计的准确性。

尽管生态学实验不可能达到绝对的随机化,但应“尽可能随机化”。

系统取样通常是一种替代性选择。

尽管在思想上并不倾向,大多数生态学家仍然采取这种方法。

为了避免统计学上的问题,最可取的是一种半系统化的取样。

2、重复和假重复重复的必要性在于可以估计“实验误差”,这是评价统计显著性和确定置信区间的基本要素。

重复是增加统计学估计精度的一个办法。

因此它成为研究的一个信条:“尽可能多地取样”。

重复是生态学实验中防止机会事件的一种安全措施,机会事件是外来干扰或“噪声”的一个主要来源。

如样地中的昆虫爆发或失火。

重复是对付这类事件的唯一方法。

各种处理在时空中如何分散(或摆放)是比随机化更重要的问题。

对于一个两种处理的野外实验,比较6种分散模式:1)完全随机设计(Completely randomized):许多统计检验推荐的最简单设计。

但生态学的统计研究表明,在重复次数不太多时,这种设计可能较多地导致实验单元之间的随机空间聚集。

这对于反映空间梯度效应不利,因此,在此情况下不被推荐。

2)随机区组设计(Randmized block):实验单元在区组中聚集成群,块可能是生境面积、时间段或空间位置。

块内相对均值,块间差异或大或小,对于绝大多数野外实验而言是一个很好的设计。

既自动形成了不同处理之间的分散,又能较好地防止机会事件。

一个另外的好处是,这种设计中,即使一个组出了问题,也不会危及整个实验。

3)系统设计(Systematic):达到了对各处理的最大分散,但存在来自周期性环境的统计误差的危险。

空间周期性的环境在自然生态系统中并不多见,对于绝大多数生态学工作问题不大;但时间上的周期性是常见的,当采用的处理包含时间成分时,必须注意避免系统设计。

4)隔离设计(Segregated):简单隔离设计在生态学野外研究中罕用,而在实验室实验中常见。

如果各个处理彼此隔绝,即使实验的初始条件相同,随后的机会事件也可能产生不同的效果。

在另一种隔离实验设计中,重复在物理上是相互依赖的。

如不同处理在空间上可能是彼此分离的,但可能共用一个加热、供水或其它的系统。

5)假重复设计由于随机化和分散在野外实验中经常产生抵触。

Hurlbert(1984)引进一个有用的概念“假重复”(pseudoreplication)来描述一种统计误差,采用违反了分散原则的重复实验。

在这些实例中,基本的统计学问题是重复不是相互独立的。

因此统计推断的第一项假设就被违反了。

调查统计表明这种假重复带来的统计偏差存在于26~48%的已发表研究中。

因此,生态学研究中的实验设计有待改进。

有3种假重复:●最简单常见的假重复:是每一种处理只有一次重复。

例如:在两大块烧过或未被烧过的样地中分别取几个1m2的样方,这些样方不是重复而是亚样方,它们不能用于比较烧与未烧的t-检验中。

●牺牲的假重复:指有一个合理地重复的实验设计,但在统计分析之前,重复的数据就被汇集在一起。

●时间上的假重复:在一个时间系列中积累的数据,如我们在2个月内每周测量一次。

在一个实验单元中时序上的连续样本显然不是彼此独立的样本。

6)无重复设计:即两种处理或处理与对照各只有一次。

3、平衡和区组●平衡设计是指对每一处理采用相同数量的重复;●区组设计将处理的水平分成区组,来分配实验单元。

使得组间差异大,组内差异小。

4、改良实验的途径1)随机化2)使用更均质的实验单元:在实验室中适用,而在野外实验中可行性查差。

3)使用从每个实验单元可以测量的相关变量提供的信息,如协方差分析4)使用更多的重复。

只要你有足够的钱、时间和空间,它总是管用的。

5)局部控制:更多的区组;区组中有相同数量的重复。

在野外实验中应努力追求。

第三节、实验设计类型实验设计类型多样并且仍在不断增加,但其中适用于生态学研究的并不多。

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