生态学实验有以下特点：①生态现象的变化与时空密切相关，因此，生态学实验必然涉及环境条件中时空的变化。②生态学的综合性和系统性决定了生态学实验的多元化特点以及与其他学科的渗透性。③生态变化的不同尺度决定了生态学实验方法的巨大差异。
随着科学技术和研究手段的快速发展，现代生态学的研究领域日益拓展，在生态学研究中已广泛使用多种现代技术，如用同位素示踪法测定物质循环与能量流动；使用多种电子设备测定植物的光合作用、呼吸作用、水分蒸腾、叶面积、生物量等；用3S技术对环境要素进行定位、动态观察等。这使得生态学从传统的定性研究日益向定量化和精确化研究方向发展，也使生态学的实验研究属性得到不断加强。
1.1生态学实验常用的方法与技术
1.1.1生态学实验研究的基本特点
1.综合性与层次性
任何一个生态学现象和生态学过程是多种生物要素和环境要素共同作用的结果。例如，一个种群个体数量的增长与其生存空间内的食物条件密切相关，同时，也与生存空间内的气候因素、地理因素及与其他物种相互作用（如竞争、捕食、共生、寄生等）的强度有关。这就决定了生态学实验的综合性、整体性、层次性。
根据实验的目的、对象和考察的因素多寡，生态学实验可分为单因素实验、多因素实验和综合性实验。
1）单因素实验
整个实验过程只考虑单个因子的变化，并将其他条件严格控制为一致。这是一种最为简单的实验方式。
2）多因素实验
实验方案中包括两个及以上的考察因素，各个因素之间可有不同的水平组合，从中筛选出最佳处理组合。这样的处理方式的效果比单因素实验要好。
3）综合性实验
综合性实验中多个因素的各水平不构成平衡的处理组合，而是将若干个因素的某些水平结合在一起形成少数几个处理组合，主要目的在于探讨一系列供试因素对某些处理组合的综合作用。这类实验一般是在对起主导作用的因素及其相互关系比较明确情况下开展的。
2.时空变异性
生态学实验涉及生物要素和环境要素，其中的生物要素通常存在个体的差异性和遗传变异性，且在生物不同的生活史阶段均有变化；同一种生物乃至不同的个体生活在不同环境下，会表现出不同的适应特征（或对策）。这就是时空变化导致的生物适应特征上的差异。
1.1.2生态学实验设计的基本流程
1.提出要解决的科学问题（提出假说）
实验者可根据自己的认识（通过观察、研究或资料查阅而得到），提出想要解决的科学问题（假设）。能提出一个适宜的科学问题，是开展生态学实验非常关键的一步，有了要解决的问题，根据所学的知识和实验技能，设计科学合理的实验方法就有了目标和方向。
2.根据假说设计适合的实验方案和技术路线
根据假说内容安排相斥性实验或进行抽样调查，科学地采集实验数据。
3.对根据实验或调查得到的数据进行统计、整理
对所得数据进行分析，肯定或否定或修改假说，形成结论，或开始新一轮的实验以验证修改完善后的假说，如此循环直至得出可靠的结论。
1.1.3生态因子的测定方法
1.温度因子的测定
1）空气温度的测定
通常使用普通温度计、最高温度计、最低温度计测定某实验条件下局部区域内温度的变化状况、最高温度和最低温度。
2）水温的测定
水温对水体的理化性质有直接影响，并且也与生物的生长发育关系密切（尤其是水生生物）。水温的测定也可使用普通温度计、最高温度计、最低温度计。在测定过程中应注意温度计的量程与实验条件下温度变化范围之间的匹配。
3）土壤温度的测定
土壤温度指的是生物与土壤接触面的温度。根据不同的实验要求，在土壤暴露面比较大的情况下，可使用普通温度计、最高温度计、最低温度计来测定暴露面的温度。但是，对于暴露面较小的土壤剖面，通常使用直角温度计来测定暴露面的温度。在使用该种温度计时应注意：温度计插入土壤的深度只要淹没温度敏感孔即可；直角温度计刚插入土壤时，温度计金属尖端表面与土壤发生摩擦而导致温度升高，所以温度计插入土壤后应待1~2min再读取温度。
2.水分因子的测定
1）水体中光照强度的测定
水体中的光照强度可用水下分光光度计测定。将水下分光光度计安装在有水深标记的拉绳上，根据拉绳上不同水深深度分别测定其光照强度。
2）水体透明度的测定
水体的透明度常用塞氏盘来测定。将塞氏盘垂直放入水中，直到最后不能看清塞氏盘上的颜色分区为止，读出水面至塞氏盘的距离读数，即为该水塞氏盘体的透明度。也可用塞氏盘来测定水体深度：只要将塞氏盘下沉至水底，拉直塞氏盘上的刻度尺，读出水面至塞氏盘的距离读数即可。
3）水体pH值的测定
水体pH值对水生生物乃至水环境的影响非常大，它与水体温度、光照因子等有密切的关系。在实验或生态学研究中，现在常用便携式pH计直接测定（具体的测定操作方法请参考便携式pH计说明书）。
4）水体电导率的测定
电导率表示水体电流传导能力，它与水中各种离子的性质、浓度、水体温度等因素有直接关系，在某种程度上可以作为水中各种离子总浓度的依据。水体电导率常用电导率仪来测，测定方法如下：①配制0.0100mol·L-1的KC1标准溶液，该标准溶液在25°C下的电导率为141.3mS/m。②用标准KC1溶液冲洗电导池几次，并用标准KC1溶液注满电导池，在25°C恒温水浴15min，测得该溶液电阻Ro（该操作应重复几次，直至电阻稳定在误差2%范围内），求得电导池常数Q=141.3Ro。③用要测定的水样冲洗电导池几次，按②的操作方法测得水样的电阻Rx，得到水样的电导率K=Q/Rx。
3.光照强度的测定
光照强度常使用照度计来测定（具体的操作方法请参考其使用说明书）。应该注意的是，测定时应将光强传感器直接接触被测光（不应被遮蔽），并与光源方向成90°，待显示器读数稳定后即可读数。
4.土壤因子的测定
1）土壤剖面的挖掘
根据实验样地土壤的地形、地貌特点，找到合适的挖掘地点（一般要求土层深度大于1m，土层相对较为疏松，能够形成大于1平方米的作业面），可使用铁锹垂直向下挖掘形成一个土壤剖面。如果要测定土壤剖面垂直面上的温度变化规律，当土壤剖面挖至相应的土壤深度时应立刻测定其温度；否则，其剖面暴露在大气中时间过长，土壤温度会发生变化。土壤剖面一般可分为A、B、C、R层。A层为腐殖质层，该层土壤富含腐殖质，土层颜色偏深黑色或灰黑色，其中土栖生物最为丰富，它也是大多数农作物、草本植物根系生长的主要区域；B层为淀积层，其中有少量腐殖质从A层淋溶下来，土层颜色接近下面的母岩层（R层），是某些深根系农作物、灌木、小乔木根系生长的主要区域；C层为母质层，土层颜色与下面的母岩层（R层）完全相同，只不过其土壤颗粒远比R层小且疏松，是多数乔木根系生长的主要区域；R层为母岩层，是刚风化的岩石层，少数高大乔木的根系可以生长在该层。
2）土壤温度的测定
具体请参考上述“温度因子的测定”的内容。
3）土壤水分的测定
土壤水分常采用烘干法或土壤水分测定仪进行测定。采用烘干法时，先称量土样的湿重，然后将取得的土壤样品置于100°C左右的烘箱中烘至恒重，蒸发损失的水分重量即为含水量。用土壤水分测定仪进行测定的操作方法请参考其仪器使用说明书。
4）土壤pH值的测定
现常用pH计来测定土壤pH值。一般称取5g土壤样品，加水50mL，即可直接用pH计测定pH值。应多次重复测量，直至所测值的误差小于0.02。每次测完后均应用蒸馏水冲洗pH计电极，并用滤纸将水吸干。
1.1.4植物生态学实验研究方法与技术
1.植物种群的调查方法
植物种群是指在某一特定时间内占据某一特定空间的同种植物的集合体。植物种群虽然是由同一物种的许多个体集合而成的，但并非是一个物种所有个体的简单组合，它是物种群体的有机组合。植物种群的调查内容通常包括种群的密度、种群的空间分布格局、种群的年龄结构、种群的增长动态以及种群间的相互作用等。
在不可能对整个种群进行调查研究的情况下，常采用“样方法”对种群的基本状况进行研究。所谓“样方法”就是抽样调查的方法，即对有代表性的种群生长地段进行抽样调查。
1）样方的选择
（1）确定代表性的地段
选择的基本原则为均匀性、代表性、特征性。所谓均匀性是指所选择的调查地段，植物种群的密度比较均匀。代表性是指所调查的植物应该在该生长地有代表意义，或是优势种群，或是具有特殊代表意义的物种。特征性是指所调查的植物物种能反映该生长地其他物种的基本特征。
（2）确定样方的大小
样方大小应以该植物的生长密度和高大程度为依据。一般情况下，苔藓、地衣或藻类群落设置为0.01~0.25平方米；草本植物设置为1平方米；灌木或高度不超过3m左右的植物设置为10~20平方米；森林乔木设置为100平方米。
（3）确定样方形状
由于边缘效应的影响，理论上来讲，圆形的误差最小，尤其是调查草本植物或农作物时比较适用。为了样方设置的方便，实际操作时常用方形。但应尽量少用长方形。
（4）确定样方数量
理论上来讲，样方数量越多越好。但从人力成本考虑，样方数量往往有限。在具体研究时，每调查1个样方，就计算植物个体的密度，直至最后调查5个样方内植物个体数的变化幅度小于所有样方平均密度的5%即可。
2）植物种群密度的调查
在做好上述准备工作的基础上，可以着手进行植物密度的调查。统计每个样方内该植物的个体数，取其平均数。
3）植物种群的空间分布格局
经上述调查得到每个样方内该植物的个体数分别为xi，求其平均值x（共n个样方），然后计算方差s²=Σ(xi-x)²/(n-1) 。种群的空间分布格局有三种典型的类型：若s²=0 ，则表明该植物种群是均匀分布；若s²=x，则表明该植物种群是随机分布；若s²>；x，则表明该植物种群是集群分布。
4）种群的年龄结构
种群的年龄结构是指种群内不同年龄的个体的分布或组配情况。它可以反映种群的动态及发展趋势，并在一定程度上反映种群和环境之间的相互关系，以及它们在群落中的作用和地位。植物种群的年龄结构分析，首先是根据取样数据把同一种群分为不同的龄级，再将不同龄级内的个体数与种群总个体数目相比而构成龄级比率（age ratio），进而按龄级比率构成年龄金字塔。根据年龄金字塔结构，可以判别某一种群是增长种群，或稳定种群，或衰退种群。木本植物种群的龄级划分，在森林群落中通常是以树木的立木级来表示的。I级，高度在33cm以下者；n级，高度在33cm以上、胸径不足2.5cm者；m级，胸径在2.5~7.5cm者；F级，胸径在7.5~22.5cm者；V级，胸径在22.5cm以上者。
2.植物群落的调查方法
植物群落是指在一定时间、一定地段或生境中各种植物种群所构成的集合。植物的群落结构是指群落的所有种类及其个体在空间中的配置状态。它包括群落的外貌、群落的生活型、群落的空间格局（群落的垂直结构、水平结构、群落交错区等）及时间格局等内容。
群落的外貌（physiognomy）是指生物群落的外部形态或表相，为群落中生物与生物之间、生物与环境之间相互作用的综合反映。陆地生物群落的外貌主要取决于植被的特征；水生生物群落的外貌主要取决于水的深度和水流特征。陆地生物群落的外貌是由组成群落的植物种类、生活型、群落结构等所决定的。
植物的生活型（life form）有多种不同的定义和分类方法。丹麦植物学家Raunkiaer按休眠芽和复苏芽所处的位置高低和保护方式将高等植物划分为5种生活型：高位芽植物（phanerophytes）、地上芽植物（chamaephytes）、地面芽植物（hemicryptophytes）、隐芽植物（cryptophytes）、一年生植物（therophytes）。
群落的垂直结构主要指群落的分层现象。陆地群落的分层与光的利用有关。森林群落从上到下依次可划分为乔木层、灌木层、草本层和地被层等层次。植物的幼苗、附生和寄生植物则根据其实际逗留的冠层划入其依附的冠层中。水热条件越优越，群落的垂直结构越复杂。
群落的水平结构的形成主要与构成群落的成员的分布状况有关。大多数群落的物种多呈现出不均匀的斑块状分布，这主要决定于生境条件的异质性。
群落的时间格局指的是群落的外貌、物种组成等在时间尺度上的动态变化特征，主要受限于光、温度、湿度等生态因子明显的时间节律性（如昼夜、季节性、年际、地球大周期等）。植物群落表现最明显的就是季相，如温带草原外貌一年四季的变化非常鲜明。
1）植物群落调查常用的测定指标
①样方地理位置、环境特征：GPS定位坐标；地形地貌，包括山地或平原、坡向及坡度、海拔、底质类型；天气条件；环境异质性、群落均一性（连续性）描述；人为干扰情况，包括土地利用类型、利用强度、退化程度等。
②群落外貌：目测优势种、林地的分层、主要物种的生活型等。
③物种数：物种数及每种物种的个体数（要求分种类逐一计数，及时记录）。
④群落和物种盖度：群落的总体盖度、优势种的盖度。
⑤高度：各种植物的高度（实测或用测高仪测量，及时记录）。
⑥物候期和季相：每种所处的物候期，包括营养期、花蕾期、开花期、结果期、落叶期、休眠期或枯死期（几期同时出现的，以50%以上的个体的物候期记录入表），季相（以建群种所处的物候期为群落的季相）。
2）群落中物种优势度高低的主要数量指标
①相对密度（D）=单种个体数/所有种的个体数之和
②相对盖度（RC）=单种盖度/所有种的盖度之和
③相对频度（RF）=单种频度/全部种的频度之和
④相对高度（H）=单种高度（均值）/所有种的高度之和
⑤重要值（IV）=相对密度十相对优势度十相对频度
注：相对优势度可根据实际情况用相对盖度或相对高度来替代。
3）群落调查的常用研究方法
（1）样方法
植物群落的调查也常采用“样方法”。样地选择原则，样方的形状、数量的设置基本类似种群调查，但是所设置的样方大小应根据群落的类型确定。一般情况下，草本群落或农田设置为1~4平方米；雨林设置为2500~3600平方米；常绿阔叶林设置为400~600平方米；落叶阔叶林设置为400平方米；泰加林设置为200~400平方米。通常采用标准样绳或塑料绳围成方形面积，然后在其中调查，记录其中各物种的数量指标。
（2）样带法
为研究一个环境梯度植被的变化或者不同生境中的植被的差异，或在估计一个研究地区植被组成种的总体密度和盖度时，通常使用样带法。该方法包括三类。
a.样线法：沿梯度拉一根样线，统计接触到样线的不同种类植物的密度；以一定长度间隔为单元分别统计可以得到频度；计量每一植株接触样线的长度可以得到盖度。
b.带状样带法：沿样带方向间断设置一系列样方。
c.梯度样带法：沿梯度方向设置一条连续的样带，有时可达数百公里。
（3）样点法
该方法主要用于矮生植被中禾草、杂类草、苔藓等的盖度估测。采用一根或一组直径非常小（1.5~2mm）的金属或木质样针，垂直插入土壤，计数接触到样针的植物种类。通过大量取样得到各种植物的盖度。
（4）无样地取样法
该方法适用于地形陡峭不便于做样方的森林中的乔木密度测定，也是人手缺乏时的合适办法。在研究区域内随机选取一组样点（通常沿行走路线确定，一般不少于50个），然后采取两种方法测定：
a.测定离样点最近的树木到样点的距离，求平均值，则树木密度为1/（2D）²。
b.沿同一方向建立以样点为中心的坐标系，分别测定4个象限内距离原点最近的树木的种类和距离，则树木密度为1/D²。两种方法都以样点到树木中心的距离为准。
3.植物群落的物种多样性调查
物种多样性是群落内生物组成结构的重要指标，它不仅可以反映群落组织化水平，而且可以通过结构与功能的关系间接反映群落的功能特征。它通常包含两种含义：①种的数目或丰富度（species richness），即一个群落或生境中物种数目的多寡；②种的均匀度（species evenness or equitability），即一个群落或生境中全部物种个体数目的分配状况，它反映的是各物种个体数目分配的均匀程度。
迄今为止，物种多样性指数可以大致分为三类：a-多样性指数多样性指数和Y-多样性指数。a-多样性指数常用来指导和分析天然森林群落中的植物物种多样性的测定。
1）辛普森多样性指数（Simpson's diversity index）
该指数为假设对无限大的群落随机取样，样本中两个不同种个体相遇的几率。它可认为是一种多样性的测度。
2）香农-威纳指数（Shannon-Weiner index）
该指数假设，在无限大的群落中对个体随机取样，而且样本包含了群落中所有的物种，个体出现的几率即为多样性指数。物种信息量越大，不确定性也越大，因而多样性也就越高。
4.生态系统初级生产量的测定
生态系统初级生产量测定的方法较多，如收割法、CO₂同化法、黑白瓶法、放射性同位素示踪法、叶绿素测定法、pH测定法等。不同的方法可应用于不同类型生态系统初级生产量的研究，也各有优缺点。本节简单介绍收割法、CO₂同化法和黑白瓶法。
1）收割法
该法常用于草原生态系统、农田生态系统和森林生态系统。用各种剪刀、锯子或斧子将一定面积的植被地上部分全部取下，将植物的各种器官（如茎、枝、叶、花、果实等各部分）分开，包装起来带回实验室，或在野外直接称其“鲜重”，或烘干后再称干重（在100°c烘箱中烘干1~2d）。
2）CO₂同化法
该法常用于草原生态系统、农田生态系统，有时也用于森林生态系统。该法测定生态系统的初级生产量，应先建立一个封闭系统（将要测定的对象与外界大气系统隔绝），实验开始前先用CO₂红外测定仪测得CO₂浓度，经过一段时间（实验时间根据实验对象特点和实验要求而定）的光合作用，再测封闭系统内的CO₂浓度，其中减少的CO₂已经被固定在植物体内的有机物中。
3）黑白瓶法
该法常用于水域生态系统中浮游植物初级生产量的测定。具体参考本书实验2.10内容。
5.植物叶绿素含量的测定
叶片是植物光合作用的主要器官。叶绿素是植物光合作用最重要的色素，由叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素组成。叶绿素a与叶绿素b是高等植物叶绿素的重要组分，约占叶绿素总量的75%左右。高等植物光合作用过程中利用的光能是通过叶绿素吸收的，因此叶绿素的含量与植物的光合速率密切相关。在一定范围内，光合速率随叶绿素含量的增加而升高。另外，叶绿素的含量是植物生长状态的一个反映，某些环境因素（如干旱、盐渍、低温、大气污染、元素缺乏）可以影响叶绿素的含量与组成，进而影响植物的光合速率。因此，叶绿素含量的测定对植物的光合生理与逆境生理研究具有重要意义，同时，叶绿素含量也是指导作物栽培生产和选育作物品种的重要指标。
提取、分离和测定叶绿素是研究它们的特性及作用的第一步。叶绿素不溶于水，溶于有机溶剂，可用多种有机溶剂（如丙酮、乙醇或二甲基亚砜等）研磨提取或浸泡提取。叶绿素在特定提取溶液中对特定波长的光有最大吸收值，用分光光度计测定在该波长下叶绿素溶液的吸光度（也称为光密度），再根据叶绿素在该波长下的吸光系数即可计算叶绿素含量。
利用分光光度计测定叶绿素含量的依据是Lambert-Beei定律，即当一束单色光通过溶液时，溶液的吸光度与溶液的浓度和液层厚度的乘积成正比。其数学表达式为
A=Kbc
式中，A为吸光度；K为吸光系数；b为溶液的厚度；c为溶液浓度。
叶绿素含量的具体测定方法请参考本书实验3.4内容。
1.1.5动物生态学实验研究方法与技术
1.动物生态学研究的基本内容
动物生态学的主要研究内容有：
①阐明动物与生存条件的关系，生存条件的变化对动物的生理结构、形态特征和行为方式的影响。
②研究在一定的生存条件下各种动物种群的数量关系。
③研究一定的环境条件下种内和种间关系，以及它们对动物进化的意义。
④研究在不同生态条件下动物种群和群落的形成、适应和演化。
⑤人类对动物资源开发利用和动物资源的保护等。
2.陆生动物类群的野外生态学观测方法
1）陆生动物类群的种类与种群数量调查方法
（1）总体记数法
该方法适用于生活在开阔地带或狭小地区、栖息范围有限的大、中型兽类。一些群居性动物在繁殖季节常集群生活，更容易集中记数，记数时直接统计其全部数量即可。总体记数时，时间要相对集中，防止动物迁移造成的漏计或重计。
（2）样方记数法
如果调查的范围很大，无法对全部动物个体进行直接记数，需采用抽样的方法记数。将调查区域划分为若干个样方，然后随机抽取或规则抽取部分样方，调查动物的数量，根据多个样方算出平均数，以推断整个区域的动物种群数量。样方的数量及形状可根据研究地实际情况而定。根据研究对象的不同，样方的大小、数量均有不同要求。由于大型兽类领域较大，活动能力强，一般不采用样方法进行记数；鸟类的样方一般设置为100m*100m或50m*50m；昆虫的样方设置为1m*1m；小型无脊椎动物的样方设置为5m*5m。
（3）样地哄赶法
对于一些隐秘在草丛或灌丛中的兽类，采用哄赶的方法可统计动物的绝对数量。此法适用于地势平坦或坡度不大的山地。样地的选择需要有代表性，常根据调查区域的天然分界（如林间小路、防火带、山口等扇定哄赶区。大型兽类哄赶区样地面积应在50公顷以上；小型兽类样地面积为10h公顷左右。参与哄赶的人员在30人左右，分成4组，调查各组分别从样方的4个角的位置，按预定时间，沿顺时针方向行走，将样地包围起来，每人间距100m左右，记录所遇见的动物种类及数量，并记录动物逃逸方向。完成包围后，缩小包围圈，记录遇见的种类和数量，以逃逸出包围圈的动物总数量除以样地面积，即为动物的绝对密度。
（4）样带法
该法因很少受生境条件的限制，可节省人力物力，是测定大中型兽类、鸟类、两栖类、爬行类动物种群数量的最基本的方法。采用该法时，按预定路线行走，观察遇见的动物数量，记录动物出现的距离。以动物与行走路线的平均垂直距离作为样带的宽度。调查结束后，将动物数量除以样带宽度与长度的积，得出单位面积上种群数量，再乘以研究区域总面积，即可获得整个研究区域的动物种群数量。
此外，还有一种简化的样带法，调查者只需记录所遇到的动物数量，然后除以调查的样带长度，从而得到相对密度或相对丰富度。
（5）标志重捕法
该法适用于小型兽类、鱼类、鸟类和昆虫类。具体请参考本书实验2.5内容。
（6）指数标定法
指数标定法是指利用一些与动物的实际数量有关的测定指标来估测动物的种群密度。例如，沿着一定的线路调查动物的巢穴、足迹、粪堆、鸣叫等相关指标的数量来推算该区域动物的种群密度。在运用指数标定法时，通常需要先建立观测指数与动物种群的回归方程，然后通过实际观测的相关指标数据，运用回归方程进行估算。
（7）去除取样法
在一个封闭的种群里，随着连续捕捉，种群数量逐渐减少，单位努力捕获量逐渐降低，同时，逐次捕获的累计数就逐渐增大。当单位努力的捕获数为零时，捕获累计数就是种群数量的估计值。
2）昆虫的种类调查与采集方法
昆虫的种群数量调查方法也可采用总体记数法、样方记数法、样地哄赶法、标志重捕法和去除取样法等。具体请参考上述“陆生动物类群的种类与种群数量调查方法”。
昆虫的采集方法有：
（1）网捕法
该法是采集昆虫标本最常见的方法之一。对于飞行迅速的昆虫，要迎头挥动捕虫网捕捉，使网袋下部连同虫子一并甩到网圈上来，以免昆虫逃脱。栖息在草丛或灌木丛中的昆虫要用扫网去捕捉。扫网的使用方法是边走边左右扫动，网口略向下倾斜。可根据需要用镊子将捕获的虫子一一取出，也可在网底部开口并套一塑料管，直接将虫子集中于管中。对于水生昆虫，采集时可使用D形踢网、手网或单柄踢网，可两人或单人操作。两人操作时，一人在水流上游用手或脚搅动水体底质，将浑浊了的水用脚或手往网内泼，大部分水生昆虫就随水流进入了网内；另一人在水流下游撑住网，待流经网中的水变清后，捞起手网或踢网，将网上的水生昆虫连同底质一起倒入白塑料盘中，然后挑选。
（2）扣管法
有些小型昆虫具快速游走和跳跃习性，可以直接用采集管扣捕。扣捕时左手拿采集管扣住昆虫，右手拿塞子塞住管口，或用拿塞子的右手将昆虫驱入采集管内堵住。
（3）观察搜索法
许多昆虫往往不易被发现，特别是具“拟态”现象的昆虫，与环境融为一体，难以辨认。此时只要振动周边环境，一般昆虫便会受惊起飞；具“假死性”的昆虫经振动便会坠地或吐丝下垂。根据不同昆虫的生境进行观察采集，如土蝽、蝼蛄、步甲及它们的幼虫常生活在土壤中；天牛、象甲、吉丁虫、小蠹虫等大多数甲虫及其幼虫钻蛀在植物茎秆中；卷叶蛾、螟蛾等生活在卷叶中；不少昆虫生活在枯枝、落叶、岩石缝隙中。只要我们仔细观察和搜索，便可从这类环境中采集多种昆虫。
（4）诱捕法
利用昆虫对某些物理、化学因素的特殊趋性或生活习性进行诱捕。具有趋光性的昆虫（如蛾类、蝼蛄、蝽类、金龟子、叶蝉等）可用灯诱的方法在夜间进行诱捕（可用不同频率的诱光灯诱捕不同的昆虫）；具有趋化性的种类（如夜蛾类、金龟子、蝇类等）可用食物来诱捕。
因为昆虫种类不同，采集的季节也不尽相同。一般而言，每年的晚春到秋末，昆虫活动最为频繁，适宜采集。
每天的采集时段也要根据不同的昆虫种类而定。一般白天活动的昆虫多在10时至15时活动最盛；对于一些喜欢夜间活动的昆虫，采集时间就必须在黄昏后或黎明前。采集一般应在温暖晴朗的天气进行，此时收获较大。
采集的地点可根据采集目标昆虫的栖息环境去寻找。一般来说，植物丰富的地方也是昆虫种类较多的地方。
3）土壤动物的采集技术和方法
土壤动物一般是指那些生命活动的全部过程或有一段时间定期在土壤中度过，对土壤有一定影响的动物。土壤动物是土壤生态系统中的重要组成成分，在生态系统的能量流动、物质循环以及土壤形成与热化过程中均起重要作用，是反映环境变化的敏感指示生物。
（1）土壤动物的采集
①样地选择。一般性调查的样地应尽量具备如下条件：坡度不大，石块较少；基本无人类活动干扰；不在生境边缘；避开蚁巢和白蚁冢。
②取样深度。常分为0~5、5~10以及10~15。以3个层次取样。尽可能考虑与自然土层相符，最好按自然剖面分层取样。
③采集。直接挖取面积为1/4平方米（50cm*50cm）的一定深度的土壤，当即手拣。也可用圆形不锈钢大环刀打入土中，取出其内5cm的土样，进行手拣。
（2）土壤动物的实验室分离方法
①手拣法。在解剖镜下采用解剖针拨开土壤，拣出动物，将其装进酒精瓶，并做好标签。
②干漏斗法。绝大多数土壤动物具有遇到干旱必然向潮湿地方移动的习性。干漏斗装置是利用外加热源使土壤水分逐渐蒸发，使动物向下方移动，最终经筛网落入漏斗和标本瓶，该装置也称自动分离器。
③湿漏斗法。湿漏斗的结构大体与干漏斗相同，主要差别在于漏斗下方装有12~13cm的长胶管，其上有2个止水夹。在接通灯泡电源前，先接好橡胶管上端的止水夹，然后注满干净的自来水。一般用40W灯泡照射48h，抽取结束时，应先装好下端的止水夹，然后打开上端的止水夹，待动物沉淀下来，再夹好，最后打开下端止水夹，动物就会落入接受器皿中。
（3）土壤动物的镜检和种类鉴定
从野外采集的动物标本，经过分离后，需要进一步进行镜检和种类鉴定。通常是将标本倒入培养皿中，在解剖镜下逐一进行观察，按照土壤动物分类检索图进行分检和种类识别。若要更细致的鉴定，请参考本书附录。
3.水生动物类群的生态调查和观测方法
水生动物是指生活于水体中的动物类群。它们大多是在物种进化中未曾脱离水体生活的一级水生动物，但是也包括像鲸鱼和水生昆虫之类由陆生动物转化成的二级水生生物，后者有的并不靠水中的溶解氧来呼吸。按照栖息场所不同，水生动物可分为海洋动物和淡水动物两类。水生动物是水生生态系统中食物链（网）的重要组成部分，对水体的物质循环、能量转化以及水体环境具有重要的影响。
1）鱼类种类和数量的调查方法
（1）鱼类样品的采集
鱼类样品可由研究者亲自去捕捞，也可利用渔场或渔民所提供的鱼类样品。
（2）鱼体的测量和称重
鱼体的长度以厘米（cm）或毫米（mm）为单位，最好使用量鱼板来测量。常用的长度指标有：①体长，即鱼的吻端至尾鳍中央鳍条基部的直线长度。②全长，即鱼的吻端至尾鳍末端的直线长度。对于尾鳍分叉的鱼类，在测量其全长时，可将尾鳍的两叶握紧，选其中较长的一叶来测量，或者把尾鳍摆成自然状态进行测量。
鱼体的质量以克（g）或毫克（mg）为单位。在称重过程中，所有样品应保持标准湿度，以免因失水而造成误差。
为了比较同一种鱼在不同时期或不同水域的肥瘦情况，常用鱼的肥满度指标来测定。鱼的肥满度的公式为
K=W/L³
式中，K为肥满度，％；L为体长，cm；W为体重g。
2）浮游动物种类和数量的调查方法
浮游动物是一类经常在水中浮游，本身不能制造有机物的异养型无脊椎动物和脊索动物幼体的总称。浮游动物的种类极多，包括低等的原生动物、腔肠动物、栉水母、轮虫、甲壳动物、腹足动物等。其中以种类繁多、数量极大、分布又广的桡足类最为突出。浮游动物在不同水域中的分布也较广。无论是在淡水，还是在海水的浅层和深层，都有典型的代表。浮游动物是中上层水域中鱼类和其他经济动物的重要饵料，对渔业的发展具有重要意义。由于很多种浮游动物的分布与气候有关，因此，它们也可作为暖流、寒流的指示动物。
（1）水样的采集
采集浮游动物定性和定量样品的工具有浮游生物采集网和采水器。浮游生物采集网的孔径一般为64pm（25号）和86pm（13号）。采水器一般为有机玻璃采水器，容量为2.5L和5L。
①采样点设置。应根据水体的面积、浮游动物的生态分布特点、工作条件和要求等进行采样点设置。在水体的中心区、沿岸区、主要的进出水口附近必须设置有代表性的采样点。
②采样频率和时间。根据研究目的不同，可每月采样1~4次，或每季度1次，或春、夏各1次，或仅夏季1次。采样时间应尽量在每天的相近时间。
③采样层次。采样层次视水体深浅而定。若水深在2m以内，可采表层（0.5m）的水样；若水深2~10m，至少应取表层（0.5m）和底层（离底0.5m）两处的混合水样。
1一进水阀门；2—压重铅阀；3—温度计；4一溢水门；5—橡皮管。
④采水量。一般采水量为1000mL。若采混合水样，则每层平均取样。
（2）水样的固定
采得的水样应立即加以固定，以杀死水样中的浮游动物和其他生物。固定剂一般采用碘液。固定剂用量一般为水样的1%，使水样呈棕黄色即可。需要长时间保存的样品，应再加入5mL左右的甲醛溶液。
（3）水样的浓缩
将水体中的浮游动物浓缩到较小的体积中，一般采用沉淀法和过滤法。
①沉淀法。把筒形分液漏斗固定在架子上，将水样倒入分液漏斗沉淀24~48h后，去掉上层清液，把下层沉淀浓缩样品倒入试剂瓶中，定量为30mL或50mL。
②过滤法。甲壳动物一般个体较大，在水体中的丰度也较低，因此需要用浮游生物网过滤较多的水样才具有较好的代表性。
（4）计数
①原生动物、轮虫的计数。计数时，沉淀样品要先充分摇匀。然后，用定量吸管吸取0.1mL注入0.1mL计数框（或血球计数板）中，在10 X 20的放大倍数下计数原生动物；或吸取1mL注入1mL计数框中，在10X10的放大倍数下计数轮虫。一般计数两次，取平均值。
②甲壳动物的计数。取10~50L水样，用孔径为64pm（25号）浮游生物网过滤，把过滤得到的生物放入标本瓶中，在计数时，根据样品中甲壳动物的量分若干次全部过数。
3）底栖动物种类、数量和生物量的观测方法
底栖动物是指生活史的全部或大部分时间生活于水体底部的水生动物类群。其栖息的形式多为固着于岩石等坚硬的基体上和埋没于泥沙等松软的基底中，或附着于植物或其他底栖动物的体表，或栖息在潮间带。多数种类个体较大，易于辨认。在摄食方法上，它们以悬浮物摄食和沉积物摄食居多。多数底栖动物长期生活在底泥中，具有区域性强、迁移能力弱等特点，对于环境污染及变化通常少有回避能力，其群落受到破坏后重建需要相对较长的时间。不同种类底栖动物对环境条件的适应性及对污染等不利因素的耐受力和敏感程度不同。根据上述特点，底栖动物的种群结构、优势种类、数量等参量可以确切反应水体的质量状况。底栖动物的现存量指单位体积或单位面积底泥中所存在的各类底栖动物的数量（密度）或质量（生物量），通常采用采泥器法测定。
（1）样点的设置
在水体中选择有代表性的点用采泥器采集作为小样本，将若干小样本连成的若干断面作为大样本，然后由样本推断总体。设置样点时，应考虑底栖动物的分布特点，使所采集的样本具有代表性。一般在水体的沿岸带、敞水带及不同的大型水生植物分布区均需设置样点和断面。
（2）样品的采集和处理
当采泥器在采样点采样后，底栖动物与底泥、腐屑等混为一体，需经过洗涤后才能进行检测。筛洗、澄清后，将获得的样品贴上标签带回实验室进行进一步的分拣。样品一般应放入冰箱（0°C）保存，或用酒精浸泡保存。
（3）样品的鉴定
软体动物和水栖寡毛类的优势种应鉴定到种；摇蚊科幼虫鉴定到属；水生昆虫鉴定到科。水栖寡毛类和摇蚊科幼虫等应先制片，然后在解剖镜或显微镜下观察鉴定。
（4）计数和称重
把每个采样点所得的底栖动物按不同种类准确地统计个体数，再根据采样器的开口面积推算出1平方米面积内的个数，包括每个物种的数量和总数量。
小型种类的称重，可将其从保存剂中取出，放在吸水纸上吸去标本上附着的水分，然后在感量为0.1g或0.01g的天平上称量；大型种类，用托盘天平或电子天平称量即可。将称量所得结果换算为1平方米面积上的生物量。
1.1.6生态系统能量流动与物质循环的研究方法与技术
生态系统是指在一定的空间和时间范围内，在各种生物之间以及生物群落与其无机环境之间，通过能量流动和物质循环而相互作用的一个统一整体。地球上生命的生存与发展，完全依赖于生态系统的能量流动和物质循环，能量的单向流动和物质周而复始的循环推动了一切生命活动的进行。能量流动和物质循环是生态系统的动力核心，也是生态系统功能的两个主要方面。
1.生态系统中的能量流动
生态系统的能量流动分析，就是对生态系统能量的输入及其在系统各组分之间的传递、转化和散失情况进行分析。研究能量流动可以是在个体水平上，也可以在群体水平上。通常在群体水平上，这种将群体视为一个整体进行研究是系统科学常用的研究方法，一般可分为以下几个步骤：
①确定研究对象和对象的边界。根据研究目的确定研究对象，并确定所研究生态系统的规模、时间、空间尺度及其边界。
②明确系统的组成成分及相互关系，按照统一的能流符号，绘出能流路径。
③通过实测或搜集到的资料，确定各组分的各种实物流量或输入、输出量。
④按照各种实物的折能系数，将不同物质的实物流量转换为能流量。
⑤进行能流分析，包括输入能量结构分析、产出能量结构分析、输入能流密度分析、产出能量密度分析、各种能量转换效率计算与分析。
2.生态系统中的物质循环
在生态系统中，组成生物体的C、H、O、N、P、S等基本化学元素不断地进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境的循环过程。这称为生态系统的物质循环。
生命的维持不但需要能量，而且也依赖于各种化学元素的供应。生态系统是由无机环境和生命有机体构成的物质实体。物质在生态系统中起着双重作用，既是维持生命活动的物质基础，又是能量的载体。没有物质，能量就不可能沿着食物链进行传递。因此，生态系统中的物质循环和能量流动是紧密联系的，它们是生态系统的两个基本功能。
当前，面临的许多全球性环境生态问题与人类影响下的生态系统的物质循环有密切关系。研究生态系统的物质循环，有利于理解和正确处理当今人类面临的全球性环境问题，并有助于改善人类的生存环境。
生态系统物流模型的建立一般根据研究的物流对象（如水分、C、N、P、K等），采用以下几个步骤：
①确定生态系统的边界与研究对象，绘制生态系统库和物流关系图。
②确定生态系统的养分输入、输出项目，并调查和测定获得各项目的实际数量和流量。
③列出生态系统的养分平衡表，同时绘制生态系统物流图。
④进行物流分析，包括物质投入、产出效率分析，物质周转期与循环率分析，物质转化效率分析等。
3.生态系统中土壤有机质含量的测定
土壤有机质是土壤中各种形态有机化合物的总称，包括土壤中未分解和半分解的各种动植物残体、微生物代谢产物及其分解与合成的各种有机形态（腐殖质等）三类物质。土壤有机质既是植物矿质营养和有机营养的源泉（本身含有氮、磷、钾、钙、镁、有机碳、硫和其他微量元素，以及各种简单的有机化合物），又是土壤中异养型微生物的能源物质，同时也是形成土壤结构的重要因素。土壤有机质直接影响着土壤的耐肥性、保墒性、缓冲性、耕性、通气状况和土壤温度等，因此，土壤有机质是鉴别土壤肥力的重要标志。土壤有机质含量是指单位体积土壤中含有的各种动植物残体与微生物及其分解合成的有机物质的数量。一般以有机质占干土重的百分数表示。目前，测定土壤有机质含量比较普遍的方法是重铬酸钾容量法。其实验原理请参考本书实验3.3内容。
1.1.7生态环境监测方法与技术
随着人类社会的发展，全球性的环境污染和生态破坏给人类的生存和发展带来了空前的威胁和挑战。为了正确认识环境质量，解决现存或潜在的环境问题，保障人类的可持续发展，生态环境监测越来越成为生态环境保护过程中一项必不可少的基础性工作。
生态环境监测通常可分为水质监测、空气监测、土壤监测、固体废物监测、生物监测、物理污染监测等内容。
生态环境监测的一般程序为：现场调查—监测方案设计—样品采集—样品预处理—样品分析测试—数据处理—综合评价—提出治理方案与措施等。
生态环境监测方法与技术包括野外采样技术、样品预处理技术、分析测试技术以及数据处理技术等方面。
1.生态环境样品的野外采集技术
样品的野外采集是生态环境监测过程中一个重要的步骤。采集的样品必须具有代表性和完整性，即在规定的采样时间、地点，用规范的采样方法，采集符合被测样品真实情况的样品。这样才能保证分析测试结果和最终综合评价结果的准确性和可靠性。
1）水样的采集
（1）水样的分类
①瞬时水样。它是指在某一时间和地点从水体中随机采集的分散水样。对于水体流量和污染物浓度都相对稳定的水体，采集瞬时水样具有很好的代表性。
②混合水样。它是指在同一采样点于不同时间所采集的瞬时水样的混合水样，又称时间混合水样。这种水样在需要测定平均浓度或计算单位时间的污染物质负荷时非常有用。但在被测组分在贮存过程中发生明显变化或样品混合后其中待测成分或性质发生明显变化时，不适合采集此类水样。
③综合水样。它是指在不同采样点同时采集的各个瞬时水样的混合样品。综合水样适于下列情况：a.为了评价平均组分或总的负荷，如一条河川上，水质沿着江河的宽度和深度的变化，则采用能代表整个横断面上的各点和它们相对流量成比例的混合样品。b.当为几条废水沟渠建立污水处理厂时，则以综合水样取得的水质参数作为设计依据更为合理。
（2）采样前的准备工作
采样前，应根据监测项目的种类和采样方法的要求，选择合适材质的采样器和盛水容器，并清洗干净。除此之外，还要准备好野外采样常用的必备工具、器材以及交通工具（包括船只）等。
①采样器的准备。采样器一般较简单，只要能将容器沉入要取样的水中即可。若欲从一定深度采样，则需要专门采样器。玻璃或塑料采样器，要按容器的一般清洗方法洗净备用；金属采样器，应先用洗涤剂清除污垢，再用自来水冲洗干净，晾干备用；特殊采样器的洗涤方法按说明书要求进行。
②水样容器的准备。
a.容器的材质：装储水样的容器应保证水样的各组分在保存期内不与容器发生反应，不吸收或吸附某些待测组分，不会对水样造成污染，且稳定性好，抗极端温度，抗震性能好，易清洗，可反复使用。常见的水样容器材料有聚四氟乙烯、聚乙烯塑料、石英玻璃和硼硅玻璃，其稳定性依次递减。通常塑料容器作为测定金属、放射性元素和其他无机物的水样容器；玻璃容器作为测定有机物、生物等的盛样容器。对于特殊测定项目，还需专门容器，比如测溶解氧和BOD应使用专用容器；用于微生物监测的样品容器则要求能够经受高温灭菌处理。
b.容器的洗涤：一般容器首先用水和洗涤剂清洗，以除去灰尘和污垢，再用自来水清洗干净，之后用10%的硝酸浸泡24h，取出沥干，用自来水漂洗干净，最后用去离子水充分荡洗3~5遍。对于有特殊要求的样品容器，也须用洗涤剂清洗，用自来水洗净后再分别按特殊要求处理。比如测铬的样品容器只能用10%硝酸浸洗，不能用盐酸或铬酸洗液浸洗；测汞的样品容器可用（1+3）硝酸充分荡洗并静置数小时后，再依次用自来水和去离子水漂洗干净；测油类样品应选用广口玻璃瓶作容器，按一般方法洗涤后，还要用萃取剂（如石油醚等）彻底荡洗两三次。
③其他物品的准备。通常在野外采样时还需携带样品保存剂、玻璃量器、移液管、所需化学试剂等，即时测定水质参数的仪器设备（如pH计、温度计、电导仪、溶氧仪、塞氏盘等）及其他测量设备（如流速测定仪、水深测定仪等），各种必要的表格、标签、记录纸，样品运输工具（如木箱、塑料箱等），另外还需配备工作服、雨衣、常用药品等安全防护用品。
（3）水样的采集
①表层水水样的采集。在河流、湖泊、水库（塘）、农田灌溉系统等可以直接汲水的场合，可用适当的容器（如水桶、瓶等）沉至水面下0.3~0.5m处直接采集。
②深层水水样的采集。在湖泊、水库等处采集一定深度的水样时，常使用有机玻璃采水器。将采水器沉至所需深度时（可从绳上的标度看出），上提细绳，打开瓶盖，待水样充满容器后提出。采集水样时，打开铁框的铁栏，将样瓶用橡皮塞塞紧，再将铁栏扣紧，然后沿船身垂直方向伸入到要求的水深处，打开钢管上部橡皮管的夹子，水样便从橡皮塞的长玻璃管流入样瓶，瓶内空气则由短玻璃管排出。
③泉水、井水水样的采集。对于自喷泉水，可在涌水口直接采样。而对于不自喷泉水，则要把停滞在抽水管中的水排出，待新水更替后再取样。从井水采集水样，也必须在充分抽汲后进行，采样深度应在距地下水水面0.5m以下，以确保水样能代表地下水水质。
④自来水或抽水设备中的水样的采集。采集这类水样时，应先放水数分钟，使积留在水管中的陈水和杂质排出，然后再取样。
在采集水样时，对于需要进行现场测定的项目（如pH值、温度、电导率、溶解氧、氧化还原电位等），应在现场认真记录填写，并妥善保管记录。通常根据不同的分析要求，将采集到的水样分装成数份，并分别加入保存剂，每一份应贴上一张用不褪色的墨水填写的完整的水样标签，记录采样时间、采样地点、监测项目、添加保存剂的种类和数量等信息。
（4）特殊样品的采集
①油类。采集油类的水样，应采用单层采水器。固定样品瓶在水体中直接灌装，采样后迅速提出水面，保持一定的顶空体积，在现场用石油醚直接萃取。
②溶解性气体的采集。采集溶解气体（如溶解氧）的水样，常用双瓶采水器采集。将采水器沉入要求的水深处，打开上部的橡胶管夹，水样进入小瓶（采样瓶），并将空气排入大瓶，从连接大瓶短玻璃管的橡胶管排出，直到大瓶充满水样，提出水面后迅速密封。
③悬浮物的采集。用于悬浮物测定的水样，在采集后应尽快从采水器中放出，且在装瓶的同时不断摇动采水器，防止悬浮物在采水器内沉淀。非代表性杂质（如树叶、杆状物等）应从样品中除去，并尽快送回实验室分析。
④重金属污染水样的采集。因重金属污染物和部分有机污染物都很容易被悬浮物质吸附，所以这类样品的采集方式也与悬浮物样品采集类似，在采样后的分装时，必须边摇动采样器边向样品容器装样品，以减少被测物质的沉降，确保样品的代表性。
⑤底质样品的采集。表层底质样品的采集一般采用掘式或锥式采样器。前者适用于采集量较大的样品，后者适用于采样量小的样品。柱状样品的采集一般采用管式泥芯采样器，以便监测底质中污染物的垂直分布情况。如果水深小于3m，可将竹竿粗的一端削成尖头斜面，插入河底取样。样品在尽量沥干水分后，用塑料或玻璃瓶盛装。用于测有机物的样品，应用金属器具采样，置于棕色磨口玻璃瓶中。所采底质的外观性状、颜色、嗅和味等均应填入米样记录表中。
（5）采样注意事项
①采样前，应先用水样荡洗取样瓶和塞子两三次（除采油的容器外）。
②当用船只或人直接涉水采样时，应注意采样船或人定点于采样点下游方向，以免船体污染水样和搅起水底沉积物。
③对用于测定DO值、BOD值、pH值、CO₂、挥发性与半挥发性有机物污染物项目的水样，采样时必须充满采集器，以免残留空气对测定项目的干扰。但对于用其他项目的水样，采集器时样品瓶至少留1/10顶空，以满足分析前样品充分摇匀的要求。
④测定水样中油类、BOD值、DO值、硫化物、余氯、粪大肠杆菌、悬浮物、放射性等项目时要单独采样，不能使用混合水样。
⑤采集多层次的深水水域样品时，要按从浅到深的顺序采集。若某一水域同时要采集 水样和底质样品，则要先采水样后再采底质样品，以免底质样品对上面的水样造成干扰。
（6）采样深度
对于水深小于5m的河流、湖泊、水库（塘）、水渠等，可在水面下0.3~0.5m处采样；对于水深在5~10m的水域，则可设置在水面下0.5m和水底上0.5m处分别采样；而水深在10m以上的水域，应设置上（水面下0.5m）、中（1/2水深处）、下（水底上0.5m）3个点分别采样。另外，也可根据研究的需要，进行分层取样，分层取样时应按先上层后下层的顺序进行。
（7）米样量
水样采集量由具体的分析项目而定。现场采样量通常为实际用量的3~5倍。一般采集50~2000mL即可达到要求。对于底质样品的采集量也视监测项目和目的而定，通常为1~2kg。如果样品不易采集或测定项目较少，采样量可酌减。
（8）样品的运输
运输前对采集的每个水样以及底质样品都应进行采样记录和标签的核对，核对无误后塞紧样品容器塞子进行装箱。为防止样品在运输过程中因震动、碰撞而导致破损、沾污，样品容器装箱时应用泡沫塑料或波纹纸间隔。对于需冷藏的样品，应配备专门的隔热容器，放入制冷剂，将样品瓶置于其中保存。冬季采样必要时要采取保温措施，以免冻裂样品瓶。
（9）样品的保存
不能及时运输或尽快分析测试的样品，应根据监测项目的要求，采取合适的保存方法。
水样的运输常以24h作为最大允许时间。水样的保存期与多种因素有关，如组分的稳定性与浓度、水样的污染程度等。水样的最长存放时间一般为：清洁水样72h；轻污染水样48h；严重污染水样12h。污水的存放时间越短越好。保存水样的常用方法有冷藏、冷冻和加入保护剂保存法。冷藏或冷冻的作用是抑制微生物活动，降低化学反应和物理挥发速度。加入保护剂则可以固定水样中某些待测组分。保护剂可以事先加入空瓶中，也可在采样后加入水中。值得注意的是，如果是酸碱保存剂，应使用优级纯品。保存剂中如果杂质太多，则必须先提纯。分析水样时应做空白试验。
对于底质样品，应立即送回实验室进行处理和分析，如放置时间较长，则应放于一40~一20°C冷柜中保存。
2）土壤污染样品的采集方法与技术
（1）采样前的准备
根据土壤环境监测项目的目标和要求，首先对监测地区进行调查研究，了解区域的地形地貌、植被水文、土壤类型、农业生产情况、污染历史与现状等，然后制定采样方案，包括采样路线、采样时间、样点布设等。除此之外，还要准备采样工具（如土钻、土铲、铁锹、锄头、小榔头等）、必备的仪器工具（如GPS、罗盘、高度计、卷尺、环刀、样品袋、照相机、铅笔、标签等）及安全防护用品（如雨具、登山鞋、安全帽、常用药品）等。
（2）采样点的布设
在调查研究的基础上选择能代表调查区域的地块，并挑选一定面积的非污染区做分析对照。由于土壤本身在空间分布上具有不均匀性，所以为了使土壤样品具有代表性，在采样时要遵循随机选点、多点采样、各样点等量混合、使样点尽量少但具有最大代表性的原则进行布点。下面介绍几种常见的布点方法。
①对角线布点法。该法是由田块进水口向对角引一斜线，将此对角线三等分，以每等分的中央点作为采样点。具体操作中的采样点点数可根据调查监测的目的、田块面积的大小、地形等条件作适当调整。此布点法适用于面积小、地势平坦的受污染水灌溉的田块。
②梅花形布点法。该法适用于面积中等、地势平坦、土壤较为均匀的田块，中心点设在两对角线相交处，一般设5~10个采样点。
③棋盘式布点法。该法适用于面积中等、地势平坦、地形完整开阔、土壤较不均匀的田块，一般采样点在10个以上。此法也适用于受固体废物污染的土壤，因固体废物分布不均匀，采样点应设20个以上。
④蛇形布点法。该法适用于面积较大、地势不太平坦、土壤不够均匀的田块，采样点数目较多。
（3）米样时间
采样时间根据监测目的而定。如果只是为了了解土壤污染情况，可随时采集土样测定；若需要同时了解土壤生长作物的污染毒害情况，则可在植物生长或收获季节同时采集土壤和植物样品；对于环境影响跟踪监测项目，可根据生产周期或年度计划实施土壤质量监测。但每次采样应尽量保持采样点位置固定，以确保测试数据的有效性和可比性。
（4）采样深度
如果只是为了一般地了解土壤污染情况，采样深度只需取地面垂直向下15cm的耕层土或耕层以下15~30cm的土样；如果要了解土壤污染深度，则应按照土壤剖面层次分层采样。采样时在各层最典型的中部自下而上用小铲切取一片土壤样品，每个采样点的取土深度和取样量应一致。用于重金属项目分析的土样，应将和金属采样器接触部分的土样弃去。
（5）采样方法
①采样筒取样。将长10cm、直径8cm的金属或塑料采样器的采样筒直接压入土层内，然后用铲子将其铲出，清除采样筒口多余的土壤，采样筒内的土壤即为所需样品。
②土钻取样。用土钻钻至所需深度后，将其提出，用挖土勺挖出土样。
③挖坑取样。该法适用于采集分层土样。先用铁铲挖一截面1.5m*1m、深1m的坑，平整其中一面坑壁，并用干净的取样小刀或小铁铲刮去坑壁表面1~5cm的土，然后在所需要的层次采样。
（6）米样量
采样量视分析测试项目而定，通常只需要1~2kg即可。对多点采集的混合土样，可在现场反复按四分法弃取，最后留下所需的土样量，装入样品袋中，贴上标签，做好记录（时间、地点、土壤深度、采样人姓名等）。
（7）土壤样品的制备与保存
①土样的风干。将采集的土样全部倒在干净的塑料薄膜或瓷盘内，在阴凉通风处慢慢风干（风干后的样品易混合均匀，分析结果的重复性、准确性都较好），在其处于半干状态时用木棍或塑料棍压碎土块，除去植物残体、石块、沙砾等杂物，铺成薄层，经常翻动，充分风干，要防止阳光直射，尘埃落入，以及酸碱等气体的污染。在测定土壤样品中的游离性挥发酚、铵氮、硝氮、低价铁等不稳定项目时，则需要新鲜土壤样品，不需要风干。
②磨碎和过筛。风干后的土样用有机玻璃棒或木棒碾碎后，视不同分析项目的要求过不同类型的筛。进行物理分析时，将碾碎土样过2mm孔径筛即可；分析有机质、全氮项目时，应取部分已过2mm筛的土样，用玛瑙或有机玻璃研钵继续研细，使其全部过60号筛（0.25mm）；如需用作化学分析，则需使磨碎的土样全部过孔径为1mm或0.5mm的筛子；用原子吸收光度法测Cd、Cu、Ni等重金属样品时，土样必须全部通过100号筛（尼龙筛）。将研磨过筛后的样品混合均匀，装瓶，贴上标签，编号，储存。
③土样的保存。将风干土样、沉积物或标准土样等储存于干净的玻璃或聚乙烯容器内，在常温、阴凉、干燥、避光、石蜡封存条件下保存。一般土样常保存半年至一年，以备必要时核查；标样或对照样品则需长期妥善保存。
3）植物样品的采集方法与技术
（1）植物样品的采集
①植物样品采集的一般原则。植物样品的采集要注意样品的代表性、典型性和适时性。代表性指能代表一定范围内污染情况和能反映研究目的；典型性指采集的植株部位能充分反映所要了解的情况；适时性指依据植物的生长习性确定采样时间，以便能够反映需要了解的污染情况。
②采样前的准备工作。采样前应准备好剪刀、锄、铲等采样工具，布袋（塑料袋）、标签、绳、记录本、笔等保存记录用品以及实验室制备、预处理的用品。
③采样量。一般根据监测项目的要求确定采样量，即确保在样品预处理后，有足够的数量用于分析测试。一般要求样品经制备后至少有20~50g干样品，新鲜样品按含水量80%~90%计算采集量。对于水生植物、水果、蔬菜等含水量高的植物，采样量还需酌情增加。
④采集方法。在已选好的样区做成样方，草本及农作物样区为1m*1m；灌木为2m*2m；乔木群落为10m*10m。在选定的样方内以对角线五点米样法或交叉间隔法米样，采取5~10个样品混合组成1个代表样。植物的不同器官（如根、茎、叶等河以分别采集，也可以整株带回实验室后再按部位分开处理。对于灌木、乔木群落，应该按照草本、灌木、乔木分层采样并编号。在采集测定样品的同时，还应采集优势种植物，以便作鉴定植物科属之用。如果采集样品为根部，在抖掉附着的泥土时，应尽量保持根系的完整，带回实验室后要用水反复清洗，但不能浸泡。如果采集的蔬菜样品要进行鲜样分析，为防止水分蒸发过大（尤其是夏天），植株最好连根带泥一起挖出，或用清洁湿布包住，以免萎蔫。采集果树样品时则要注意树龄、株型、生长势、结果数量、果实着生部位及方向等资料的记录。水生植物（如浮萍、眼子菜、藻类等）一般采集其全株并用清水洗涤，如从污水中采集，需用清水洗净并除去水草、小螺等物。
⑤样品的保存。将采集好的植物样品装入布袋或塑料袋，贴好标签，做好记录（样品编号、采集地点、植物种类、分析项目等）。带回实验室后，先用清洁水洗净，之后立即放在干燥通风处晾干或用鼓风干燥箱烘干。如用新鲜样品进行测定，应立即处理和分析，若当天不能处理分析完的应暂时保存在冰箱内。
（2）植物样品的制备
从野外采集回来的原始样品应根据分析项目的要求，按植物特性用不同方法选取。例如，对于果实、块根、块茎、瓜类等样品，洗净后将其切成4块或8块，根据需要取每块的1/8或1/16混合成平均样；对于粮食、种子等样品，待其充分混匀后，平铺在木板或玻璃上，用四分法多次选取，得到缩分后的平均样。最后对各个样品进行预处理，制成分析样品。
①新鲜样品的制备。若要测定植物体内易挥发、转化或降解的污染物（酚、氰、亚硝酸盐等），植物中的维生素、氨基酸、糖、生物碱等指标，以及多汁的瓜果蔬菜样品，应采用新鲜样品进行分析。具体步骤如下：将洗净晾干或擦干后的样品切碎，混匀，称重，放入电动组织捣碎机中，加入与样品等量的蒸馏水或去离子水，捣碎1~2min，制成匀浆。对含水量少的可加2倍于样品的水；对含水量多的（如西红柿）可不加水。对根、茎秆、叶等含纤维素较多或较硬的样品，可切成小片或小块，混匀后于研钵内加石英砂研磨。
②干样的制备。分析植物中稳定的污染物（如某些金属和非金属元素、有机农药等），一般用风干样品。样品洗净后，在干燥通风处风干或放在40~60°C的鼓风干燥箱中烘干。样品干燥后，去除灰尘、杂物，将其剪碎，然后用磨碎机粉碎（像谷类的种子则应先脱壳再粉碎）。粉碎好的样品根据分析方法的要求过筛，然后存于广口玻璃瓶或聚乙烯瓶中备用。对于某些金属元素的样品，应尽量避免来自金属器械、金属筛、玻璃瓶的污染，最好用玛瑙研钵磨碎，尼龙筛过筛，聚乙烯瓶保存。
生态环境样品（如水、底质、土壤、大气颗粒物、生物样品等）的组成是相当复杂的，而且多数污染物组分含量低，存在的形态各异，所以在进行仪器分析测定之前，要根据分析项目的不同要求对样品进行适当的预处理，以得到符合测定要求的形态、浓度和消除共存组分干扰的试样体系。下面介绍几种常用的预处理方法。
1）消解和灰化
分析环境样品中的痕量无机物时，通常将其含有的有机物加以破坏，使其变成简单的无机物，然后进行测定。这样可以排除有机物的干扰，提高检测精度。破坏有机物的方法有湿法消解和干法灰化。
（1）湿法消解
湿法消解又称湿灰化法，它将环境样品与一种或两种以上的强酸共同加热浓缩至一定体积，使有机物分解成二氧化碳和水后被除去。为加快氧化速度，常加入双氧水、高锰酸钾、过硫酸钾、五氧化二钒等氧化剂和催化剂。常用的消解试剂体系有硝酸、硝酸一高氯酸、硝酸一硫酸、硫酸一磷酸、硫酸一过氧化氢、硫酸一高锰酸钾、硝酸一硫酸一五氧化二钒、硫硝混酸一高锰酸钾、硝酸一氢氟酸一高氯酸等。在测定水样中易挥发组分时，为防止酸消解体系造成的挥发损失，还可改用碱分解法，即在样品中加入氢氧化钠和过氧化氢或氨水和过氧化氢，加热煮沸至近干，用水或稀碱溶液温热溶解。
（2）干法灰化
干法灰化又称燃烧法或高温分解法。根据样品种类和待测组分的要求，选用铂、石英、银、镍、铁、聚四氟乙烯或瓷质坩埚盛放样品，将其置于高温电炉中加热，控制温度450~800°C，使其完全灰化，将残渣溶解于稀硝酸或盐酸中供分析使用。对于水样，应先将样品置于白瓷或石英蒸发皿中用水浴或红外灯蒸干，再移至高温电炉中加热；对于易挥发的元素（如汞、砷等），为避免高温灰化损失，可用氧瓶燃烧法进行灰化。该法将样品包在无灰滤纸中，滤纸被固定在磨口塞的铂丝上，瓶中预先充入氧气和吸收液，将滤纸引燃后，速盖紧瓶塞，让其燃烧灰化，摇动瓶子让燃烧产物溶于吸收液中，溶液供分析用。
2）提取
在分析环境样品时，有时需将被测组分从样品中提取出来，提取效率的高低直接关系到测定结果的准确度。
（1）振荡提取法
该法适用于水样及各类固体样品中有机物的提取。将一定量样品置于适当容器中，加入适量溶剂，放置在振荡器上（或用手摇）振荡一定时间，取出溶剂后，用新溶剂再提取一次，合并提取液备用。
（2）组织捣碎提取
该法一般用于从生物样品中提取有机污染物质。取定量切碎的动植物放入组织捣碎机中，加入适当提取液，快速捣碎，过滤，滤渣再重复提取一次，合并滤液备用。
（3）索氏提取法
索氏提取器是提取有机物的有效仪器，它常用于提取生物、土壤、大气颗粒物中的有机氯农药、有机磷农药、石油类、苯并芘等。将制备好的环境样品放入滤纸筒中或用滤纸包紧置于回流提取器内。蒸发瓶中盛装有适当溶剂，连接好回流装置，水浴加热。此时，溶剂蒸发经支管流入冷凝器内，凝结的溶剂滴入提取器内，对样品进行浸泡提取。当提取器内液面超过虹吸管顶部时，含提取液的溶剂回流入蒸发瓶中，如此反复进行直到结束。因为样品总是与纯溶剂接触，所以提取效率高，且溶剂用量小，提取液中被提组分的浓度大，有利于下一步分析测定，但该方法较费时。
（4）直接球磨提取法
该法用己烷作提取剂，直接将样品在球磨机中粉碎和提取，可用于小麦、大麦、燕麦等粮食中有机氯、有机磷农药的提取。由于该法不用极性溶剂，可以避免以后费时的洗涤和液液萃取操作。
（5）BCR提取法
该法适用于底质、土壤样品中重金属元素的化学形态分析，它是1993年欧洲共同体标准物质局在综合已有的重金属元素形态提取方法的基础上提出的。将土壤或底质样品连续用醋酸、盐酸羟胺、双氧水振荡提取后，分别得到可交换态及碳酸盐结合态（酸溶态）、Fe/Mn氧化物结合态（可还原态）、有机物及硫化物结合态（可氧化态）三种重金属元素的形态。该方法稳定性及重现性好，提取精度较高。
3）分离
在定量分析中，当试样组分比较简单时，可直接测定；或将它消解、灰化、提取后，便可测定。但在实际操作过程中，常遇到组成成分比较复杂的试样，在测定其中某一组分时，共存的其他组分往往产生干扰，因此测定前需将干扰成分分离出去或将被测组分分离出来。
（1）沉淀分离法
该法利用沉淀反应进行分离。在样品试液中加入适当无机或有机沉淀剂，使被测金属组分沉淀，或使产生干扰的金属组分沉淀除去，从而达到分离的目的。常见的沉淀有氢氧化物沉淀、硫化物沉淀、硫酸盐沉淀、磷酸盐沉淀、氟化物沉淀、草酸盐沉淀、铜铁试剂螯合物沉淀等。
（2）顶空法、汽提法、蒸馏法
这类方法适用于易挥发组分的分离。采用向水样或样品提取液中通入惰性气体或加热的方法，将被测组分吹出或蒸出，从而达到分离和富集的目的。顶空法的操作是将被测试样装入密闭容器中，容器上部留一定空间，再将容器置于恒温水浴中，试样中的挥发性组分就会向容器上方蒸发，产生蒸汽压，一定时间后，气液两相达到热力学动态平衡，取气相样品进行分析。汽提法的操作过程是把惰性气体通入调制好的试样中，将欲测组分吹出，直接送入仪器，或导入吸收液吸收富集后再测定。蒸馏法是利用试样中各组分具有不同沸点而使其彼此分离的方法，当加热试样时，沸点低的组分先富集在气相中，对气相进行冷凝或吸收，从而得到分离、富集。
（3）液液萃取法
该法根据物质在不同溶剂中分配系数的差异来实现分离。如农药与脂肪、色素、蜡质等一起被提取后，加入一种极性溶剂（如乙腈）振摇，由于农药的极性比脂肪、色素、蜡质大，故农药在乙腈中的分配系数大，可被乙腈萃取，经数次萃取后，农药几乎完全可以与脂肪等杂质分开，达到净化的目的。
（4）柱层析法
该法的原理是将水样、土壤或生物样的提取液通过装有吸附剂的层析柱，则提取物被吸附在吸附剂上，由于不同物质与吸附剂之间的吸附力不同，当用适当溶剂淋洗时，则吸附物质将按照一定的顺序被淋洗出来，吸附力小的组分先流出，吸附力大的组分后流出，从而使得各种组分得以分离。吸附剂可分为无机吸附剂和有机吸附剂：常用的无机吸附剂有氧化铝、活性炭、硅藻土等；有机吸附剂有纤维素、网状树脂等。
（5）横化法和皂化法
磺化法是根据提取液中的脂肪、蜡质等干扰物质能与浓硫酸发生磺化反应，生成极性很强的磺酸基化合物，随硫酸层分离，从而达到与提取液中农药分离的目的。该法常用于有机氯农药的净化，对易被酸分解的或易与酸发生反应的有机磷、氨基甲酸醋类农药则不适用。皂化法是利用油脂等能与强碱发生皂化反应生成脂肪酸盐而将其分离的方法。比如在用石油醚提取粮食中的石油烃时，会将油脂一起提出来，若在提取液中加入氢氧化钾一乙醇溶液，油脂就会与之反应，生成脂肪酸钾盐进入水相，而石油烃则仍留在石油醚中，达到两者分离的目的。
（6）低温冷冻法
该法是利用不同物质在同一溶剂中的溶解度随温度不同而不同的原理进行分离的。例如，将生物样品的丙酮提取液置于一70°C的冰一丙酮冷阱中，脂肪和蜡质由于溶解度大大降低而析出，农药则仍留在丙酮中，经过过滤去除沉淀，从而获得了净化后的提取液。此法的最大优点是净化过程中不发生化学变化，且分离效果很好。
4）浓缩
经过消解、灰化或提取、分离后所得的样品，虽然是较纯净的待测溶液，但有时由于含量低，达不到仪器分析的检测限要求，需要进行浓缩后方可测定。
（1）蒸发法
蒸发法是指在电热板或水浴中加热试样，使水分或溶剂慢慢蒸发，达到缩小试样体积、浓缩预测组分的目的。虽然该法操作缓慢，易吸附损失，但无更合适的富集方法时仍可采用。用这种方法可使水样中的铬、锂、钴、铜、锰、铅、铁、钡等重金属浓缩30倍。
（2）K-D浓缩器浓缩法
K-D浓缩器是一种高效浓缩仪器。为防止待测物损失或分解，加热K-D浓缩器的水浴温度一般控制在50°C以下，最高不超过80°C。特别注意不要把提取液蒸干。若需进一步浓缩，需要用微温蒸发。如改用微型Snyder柱再浓缩，可将提取液浓缩至0.1~0.2mL。
3.生态环境污染监测常用的分析技术
生态环境污染常用的分析技术有化学分析法、仪器分析法、生物监测技术等。
1）化学分析法
化学分析法是基于化学反应的分析方法，有滴定分析和重量分析两种。
滴定分析是将含有被测组分的液体样品盛装于锥形瓶中，加入适当的指示剂，然后边摇锥形瓶边从滴定管中将滴定剂逐滴加入到锥形瓶中，当滴定剂与被测组分定量反应完全，指示剂恰好发生颜色改变时，停止滴定。根据滴定剂的浓度和消耗的体积以及锥形瓶中发生的化学反应，计算出被测组分的含量。这种分析方法所需仪器设备简单，易于掌握和操作，所得结果的精密度和准确度也较高。由于滴定方式多种多样，因此它是环境分析监测中最常用、最基本的方法。该方法可用于水中氨氮、COD、BOD、DO、S2-、Cr6＋、CN-、Cl-、酚、废气中的铅等指标的测定。
重量分析是待测物质以沉淀的形式存在，经过过滤、烘干、称重后得到待测物的含量。它主要用于空气与水中的悬浮物或残渣等的测定。重量分析准确度较高，但操作繁琐、费时。
2）仪器分析法
仪器分析法是以测量物质的某些物理或物理化学性质的参数来确定其化学组成、含量或结构的分析方法，该类分析方法一般需要各种类型的精密仪器。
仪器分析在生态环境监测中应用非常广泛，能测定空气、水、土壤及各种生物样品中各种无机、有机污染物。现代社会仪器分析的发展日新月异，各种新方法、新仪器的出现使生态环境监测分析也更趋快速、灵敏、准确。
在众多仪器分析方法中，使用较多的是光学分析法、电化学分析法和色谱分析法。其中，气相色谱法已成为苯、甲苯、多氯联苯、多环芳烃、酚类、有机磷与有机氯农药等有机污染物的重要分析方法。离子色谱法能测定数百种阴阳离子和化合物，适合多组分与多元素的同时分析。原子吸收光谱、原子发射光谱法已经成为分析环境样品中各种金属元素的最重要的手段。利用选择性电极可以测定土壤等样品中pH值、K+、Na+、NH、Cu2+等项目。微型电极还可插入动植物组织或细胞内，在生命活动不受显著干扰的情况下进行活体分析，适宜野外原位研究。电导分析法常用来测定水体和土壤中可溶性盐分总量和电导率等。
除了上述各类仪器分析方法外，还有各种专项分析仪器，如DO测定仪、BOD测定仪、COD测定仪、TOC测定仪、浊度计等。
3）生物监测技术
生物监测是根据生物的个体、种群和群落等各层次的生物特征反应及其变化评价环境的污染状况，从生物学角度为环境质量的监测和评价提供依据。根据生物所处的环境介质的不同，生物监测可分为大气污染生物监测、水体污染生物监测、土壤污染生物监测。从生物分类角度分，则包括动物监测、植物监测、微生物监测。从生物学层次划分，主要包括生态监测（群落生态或个体生态），生物测试（急性、亚急性、慢性毒性测定），以及分子、生理、生化指标和污染物在体内的行为、残留情况监测等。生物监测能综合反映环境质量状况，监测污染效应的发展动态，反映环境质量对各生物学层次的影响，还可以作为早期污染的报警器。但由于生物监测很难准确判断污染物的具体成分及浓度，需要和物理、化学、仪器分析知识相互结合、互为补充，共同进行综合评价，才能取得完整而可靠的评价结果。
1.2数据处理及实验结果分析
随着生态学向宏观、微观方向的深入发展，实验数据分析需要用到的数学、统计学、信息学知识也日益增多。生物统计学是运用数理统计的原理和方法，分析和解释生物界各种现象和规律的一门学科。由于生态学研究中所观测的样品都是实际生物种群或群落中的一部 分，要想通过这些观测数据作出预测和推论，必须使用统计学方法。实验设计与数据统计分析是现代生物学的基石，是生物学研究人员检验假说、寻找模式、建立生物学理论的有利工具，是探索微观生物世界和宏观生物世界的必备基础知识。可以说，在现代要完成任何一项生物学研究，都需要坚实的统计学知识。生物统计学方法使生态学工作者能够通过分析观测随机抽取的部分样品数据，来描述或概括生物种群或群落的一些特性，从而得出结论，并有目的地分析评估一些数据之间的异同和关联性（如通过分析一些数据，判定2个种群之间的关系或两个群落的相似性）。
1.2.1生态学实验数据处理的统计学基础
1.数据整理
生态学研究中，通过观察、测定和记载，可以得到大量的实验数据。对于取得的原始数据，首先进行分类，区分数据值变量、类别变量等，然后把这些数据按数值大小进行分组，制成次数分布表，就可以看到资料的集中和变异的情况，从而对资料有初步的认识。对于所获得的数据，也可以用次数分布图来表示，它可以更形象地表明次数分布的情况。较常见的图示形式有柱形图、拆线图、条形图等。
如果数据分布图大致呈两边对称的钟形，说明数据符合正态分布（normal distribution）规律。正态分布是连续性变数的理论分布，在理论和实践上都具有非常重要的意义，因为大部分统计运算都是以假定数据呈正态分布为前提的。如要比较两组数据平均数的大小，必须首先确认两组数据都呈正态分布，而且偏差相等。许多生物学数据，如生理生态学研究中用的较多的生理指标（体长、体重、高度、心率等）都呈正态分布，但是，生态学野外研究中取得的许多数据（如个体的空间分布、行为学记录数据等）往往不符合正态分布规律。因此，在进行数据的统计分析前，首先要判断其是否符合正态分布规律。可用SPSS软件中的kolmogorovsmirnov test来检验。如果数据不符合正态分布规律，可根据数据特性先将其进行简单的转换，如对测量分布密度的计数数据做对数、方根转换，对比率数据做角度（反正弦等）转换，再看其是否符合正态分布规律。如果仍不符合正态分布规律，则不能用通常的参数检验方法，而要用非参数检验法（nonparametric testing）进行统计分析。
2.统计描述
生物学家们常常希望通过所有可能搜集到的有价值的观测资料推断（得出）一个关于总体的结论。那么，从总体中得到的观测对象称为样本（sample），观测样本的数量称为样本容量（常用字母n表示）。样品的测量特征称为统计数据（如样本平均数），相应的总体特征则称为参数（如总体平均数）。生态学上，由于我们无法取得整个种群或者群落的所有数据，只能根据所抽取到的样本数据对整体数据进行统计学估测，这样的估测结果称为描述统计（deive statistics）。
1）平均数
平均数是数据的代表值，它表示资料中观察值的中心位置，是表示数据集中趋势的最常用指标，并且可作为资料的代表而与另一组同类资料相比较，借以明确两者间相关的情况。例如，可以通过求平均数来得到种群的平均密度、某个种群个体的平均质量、树木的平均高度等。通过2组数据平均数的比较，还能判断两组之间特性参数的相对大小。如分别在2块样地计算种群密度，通过平均数的比较，可得知这块地上的种群密度比另一块地高还是低。只要采样是随机采样，抽取的样本数量足够多，得到的平均数就可很好地估计种群中该参数的平均值。
平均数的种类较多，其中主要有算术平均数、中数、众数与几何平均数等。在生物统计学中，表示数据集中趋势的指标有多个，使用最多的是算术平均数，简称为平均数，通常用符号x表示。
2）变异度
每个样本有一批观察值，以平均数作为样本的代表值，但其代表性的强弱受样本内各个观察值的变异程度影响。如算术平均数只告诉我们一组数据的平均大小，却无法反映该组数据偏离平均数的程度。因而，为了更全面地描述样本，只有平均数是不够的，还必须度量其变异度。表示变异度的方法虽然较多，但最常用的为方差、标准差和变异系数。
（1）方差
为了正确反映数据的变异度，较为合理的方法是根据样本全部观察值来度量资料的变异度。这时要选定一个数值作为共同比较的标准。平均数为样本的代表值，则以平均数作为比较的标准最为合理。含有n个观察值的样本，其各个观察值为m，x2，x3，…，xn，如每个观察值皆与：相减，即得到各个离均差。然后将各个离均差平方，再相加，得出离均差平方和。最后用n-1除离均差平方和（按照统计学原理，不要用样本含量n去除），所得的商称为样本方差，用符号/表示。
（2）标准差
方差s2是离均差平方的平均数。虽然方差在实际应用中最为广泛，但因它的单位是原始数据单位的平方，所以它不能直接地指出某个数x与平均数之间的偏离究竟达到什么程度。为此，采用标准差s做标准，衡量x与平均数之间的离散程度。标准差是方差的正根值，用以表示资料的变异度，其单位与观察值的度量单位相同。
（3）标准误差
尽管我们可以通过计算样本平均数来估算某个观测变量的平均值，我们可能想了解这样取样后样本平均值的精确性好不好，可以理解为从一个种群中多次抽样后根据多组样本计算的样本平均数的变异有多大。这些样本平均数的变异可用标准误差SE（standard error）来表示。
标准误差可显示样本平均数的变异，是有限的“误差”，因为它表示的是用样本平均数估计总体平均数时产生的误差。如果标准误差很大，则意味着重复抽样的样本平均数可能很不相同，而且任一单个样本的平均数就不可能接近真实的总体平均数，此时对于每个具体样本平均数能否较好估计总体平均数是没有把握的。如果标准误差很小，则意味着重复抽样的样本平均数相似，而且任一单个样本平均数很可能接近真实的总体平均数，因此，可以相信每个具体样本的平均数能够较好反映出总体平均数。
（4）变异系数
标准差和观察值的单位相同，可以表示一个样本的变异度。若比较两个样本的变异度，则因单位不同或均数不同，不能用标准差进行直接比较。而变异系数CV则可以消除单位和（或）平均数不同对两个或多个样本变异程度比较的影响。
由于CV是一个不带单位的纯数，表示单位量的变异，故可用以比较。但是在采用变异系数时，应该认识到它是由标准差和平均数构成的比数，既受标准差的影响，又受平均数的影响。因此，在采用变异系数以表示样本的变异程度时，宜同时列举平均数和标准差，否则可能会引起误解。
3）数据的表示
生态学研究往往是用样本的信息来推断总体的特征，由于抽样误差，样本的平均数并不恰好等于总体平均数，这样由于抽样导致的样本平均数与总体平均数之差称为均数的抽样误差。同时，由于取样的数量不同，所得样本的均数也不一定相等。样本平均数是否能够反映总体平均数，取决于研究工作对正确性的要求。这个正确性的水平就是检验水平。
3.平均数比较
生态学研究中，在正态或近似正态分布的数据资料中，经常在描述统计过程分析后，还要进行组与组之间平均水平的比较。常需要通过比较不同实验组数据之间的相似性或差异来得出结论，即常用的t检验和单因素方差分析。如通过比较生长在不同土壤中的同一种庄稼的产量，得出某一种土壤比另一种更适合庄稼生长的结论。两个实验组之间平均数的比较常用t检验（t-testing）；多个实验组之间平均数的比较则常先用单因素方差分析（one way ANOVA）进行F检验，如果整体有差异，再通过Duncan法等进行实验组两两之间的多重比较。
1）t检验
t检验法是指在小样本（n<；30）的情况下，检验随机变量的数学期望是否等于某一已知值的假设的一种检验方法。设X1，X2，X3，…，Xn是正态随机变量X的一个样本，期望Mx等于已知值mo，服从自由度n—1的t分布。预先给定信度a，查t分布表，得ta，与计算的t值比较，若|t|fc，则拒绝原假设，两个正态随机变量均为小样本时，t检验法可用来检验它们的数学期望是否有显著差异。
当样本含量n＜30且总体方差σ2未知时，要检验样本平均数x与指定的总体平均数μ0之间的差异显著性，或检验两个样本平均数x1和x2所属总体平均数μ1和μ2是否相等，就必须使用t检验。生态学上常用的是样本平均数与总体平均数比较的t检验和成组设计两样本平均数比较的t检验。由于实验条件和研究对象限制，许多生物学研究很难达到样本含量n＞30，特别是研究总体的方差s2在绝大多数情况下是未知的，因此，t检验在生物学研究中具有重要的应用意义。
（1）样本平均数与总体平均数比较的t检验
这是检验某一样本平均数是否和某一指定的总体平均数相同。这种检验主要是推断样本平均数f所代表的未知总体平均数μ与已知的总体未知均数μo是否相等。
例如，某春小麦良种的千粒重μ=34g，现自外地引入一高产品种，在8个小区种植，得其千粒重的平均值为35.2g，标准误差为0.58g，问新引入品种的千粒重与当地良种有无显著差异？新引入品种抽样平均数与总体平均数不等既可能是由抽样误差引起，也有可能是由其他因素所致。为此，用t检验进行判断。首先，假设样本平均数等于总体平均数为H。（μ=μo=34g），不等为讯（μ≠34g），检验水准为单侧a=0.05。然后通过计算t值来检验两个平均数差异是否显著。t值为样本平均数与总体平均数差值的绝对值除以标准误差。最后以自由度f=n-1查t值表（该例中为单尾t检验）。如果结果为P>；0.05，则接受H。反之则接受讯。通常在研究中认为P>；0.05为没有差，0.01＜P＜0.05为差异显著，P<；0.01为差异极显著。
（2）两样本平均数的比较
原理同上，主要是计算出t值，确定好自由度v，然后查阅t表，查阅可信度区间。通过比较实际的置信度区间和要求的置信度区间的差异，判定样本平均数有无差异性。两样本平均数比较的t检验，是根据两个样本平均数的相差以测验这两个样本所属总体平均数有无显著差异。
其假设一般为：Ho（μ=μo）即表示两样本所属总体平均数相等；；H0（μ1＞μ2或μ1＜μ2）即表示两样本所属总体平均数不相等，检验水准为a=0.05（双尾t检验）。t统计量在两组样本总体方差相等的情况下，计算时用两样本平均数差值的绝对值除以两样本平均数差值的标准误差。
注意，两组小样本平均数比较的t检验的应用条件为：两样本所属的总体均符合正态分布；两样本所属的总体方差齐。故在进行两小样本平均数比较的t检验之前，要用方差齐性检验来推断两样本代表的总体方差是否相等，方差齐性检验使用F检验，其原理是看较大样本方差与较小样本方差的商是否接近1，若接近1，则可认为两样本代表的总体方差齐。判断两样本所属的总体是否符合正态分布，可用正态性检验的方法。
2）方差分析
（1）方差分析的概念
方差分析（analysis of variance，ANOVA）又称“变异数分析”或“F检验”，是R.A.Fisher发明的，用于两个及两个以上样本平均数差别的显著性检验。
（2）方差分析的基本思想
方差分析就是通过分析研究中不同来源的变异对总变异的贡献大小，从而确定可控因素对研究结果影响力的大小。由受各种因素的影响，研究所得的数据呈现波动状，造成波动的原因可分成两类：一是不可控的随机因素；二是研究中施加的对结果形成影响的可控因素。一个复杂的事物，其中往往有许多因素互相制约又互相依存。方差分析首先是在可比较的数组中，将全部观测值之间的总变异分解为由于随机误差等原因造成的组内变异和由于受外部因素的影响而造成的组间变异。然后通过计算F值来进行检验。其检验假设为：HO表示多个样本总体平均数相等表示多个样本总体平均数不相等或不全等。检验水准为0.05。方差分析处理的目的就是检验处理效应的大小或有无。通过方差分析，确定各种原因在总变异中所占的重要程度，即用处理效应和实验误差在一定意义下进行比较。若两者相关不大，则可认为实验处理对指标影响不大；若两者相差较大，则可说明实验处理的影响是很大的，不可忽视。
方差分析的应用条件类似于t检验，主要体现在以下三个方面。①可比性：各实验组平均数本身具有可比性。②正态性：各实验组数据符合正态分布。对非正态分布的数据，应考虑用对数变换、平方根变换、倒数变换、平方根反正弦变换等变量转换方法使其分布呈正态或接近正态，再进行方差分析。③方差齐性：组间方差要整齐，先要进行多个方差的齐性检验（如Bartlett法）。
经过方差分析，若拒绝了检验假设，只能说明多个样本总体平均数不相等或不全相等。若要得到各组平均数间更详细的信息，应在方差分析的基础上进行多个样本平均数的两两比较。两两比较的方法很多，最常用的有新复极差法（如Duncan法）和最小显著差法（如LSD法）等。
下面我们用一个简单的例子来说明方差分析的基本思想。
某克山病病区测得11例克山病患者和13名健康人的血磷值（mmol·L-1）如下所示。问该地克山病患者与健康人的血磷值是否不同？
患者：0.84、1.05、1.20、1.20、1.39、1.53、1.67、1.80、1.87、2.07、2.11
健康人：0.54、0.64、0.64、0.75、0.76、0.81、1.16、1.20、1.34、1.35、1.48、1.56、1.87
从以上资料可以看出，24个人的血磷值各不相同，如果用离均差平方和（ss）描述其围绕总体平均数的变异情况，则总变异有以下两个来源：
②组内变异，即由于随机误差的原因，使得各组内部的血磷值各不相等。
②组间变异，即由于克山病的影响，使得患者组与健康人组的血磷值平均数大小不等。
由于ss总=ss组间+ss组内，v总=v组间＋v组内，如果用均方代替离均差平方和以消除各组样本数不同的影响，则方差分析就是用组内均方去除组间均方的商（即F值）与1相比较。若F值接近1，则说明各组平均数间的差异没有统计学意义；若F值远大于1，则说明各组平均数间的差异有统计学意义。实际应用中检验假设成立条件下F值大于特定值的概率可通过查阅F界值表（方差分析用）获得。
（3）方差分析的分类
根据对观测变量产生影响的控制变量的多少，可以将方差分析分为单因素方差分析和多因素方差分析。详细方法及原理可参照《生物统计分析》（Zar，1984）或《生态学实践方法》（Henderson，2003）。
3）非参数检验
许多统计分析方法对总体有特殊的要求，如t检验要求总体符合正态分布，F检验要求误差呈正态分布且各组方差整齐。这些方法常用来估计或检验总体参数，统称为参数检验。但许多调查或实验所得的科研数据的总体分布未知或无法确定，这时做统计分析常常不是针对总体参数，而是针对总体的某些一般性假设（如总体分布），这类方法称非参数检验（nonparametric test）。由于非参数检验在推断过程中不涉及有关总体分布的参数，因而得名为“非参数”检验。最常见的用于两组实验数据比较的非参数检验法是Mann-Whitney检验（或称为Wilcoxon-Mann-Whitney检验）。如果要比较的是非正态分布的多个实验组，用Mann-Whitney检验就不准确了，应该做非参数相似性比较（Kruskal-Wallis test），再进行非参数多重比较。
4.回归和相关
回归和相关（regression and correlation）是用来分析两组或两组以上实验数据之间相关关系的两种常用的统计学方法。
1）相关分析
（1）相关分析的概念
相关分析（correlation analysis）是研究现象之间是否存在某种依存关系，并对具体有依存关系的现象探讨其相关方向以及相关程度，是研究随机变量之间相关关系的一种统计方法。相关分析仅限于测定两个或两个以上变量具有相关关系者，其主要目的是计算出两个或两个以上变量间的相关程度和性质。
生态学研究中经常会遇到两个不同变量密切关联的情况，一个变量发生变化，另一个也会相应地发生变化，如树木的年龄与树干的直径、鱼的体长与体重、摄食量与增重等。变量间的关系有两类。一类是变量间存在着完全确定的关系，可以用精确的数学表达式来表示。如正方形的面积S与边长a的关系可以表达为：S=a2。它们之间关系明确，只要知道了其中一个变量的值，就可以精确地计算出另一个变量的值。这类关系称为函数关系。另一类是变量间不存在完全确定的关系，不能由一个或几个变量的值精确地求出另一个变量的值，但变量之间又密切关联，这类关系称为相关关系，存在相关关系的变量称为相关变量。
（2）相关程度的度量方法
下面将介绍判断两个变量间的线性相关关系的方法。判断变量间的线性相关关系是通过相关程度和相关方向来表达的。
①相关程度是研究变量间相互关系的密切程度。
②相关方向又分为正相关和负相关两种。正相关表示两个变量间呈现同方向变化的相关，y随x的增大而增大，减少而减少。负相关表示两个变量间呈现反方向变化的相关，y随x的增大而减少，减少而增大。
（3）相关分析的分类
①线性相关分析：研究两个变量间线性关系的程度。用相关系数r来描述。
a.正相关：如果x、y变化的方向一致，如身高与体重的关系，r＞0。
b.负相关：如果x、y变化的方向相反，如吸烟与肺功能的关系，r＜0。
c.无线性相关：r=0。
如果变量y与x是函数关系，则r=1或r=-1；如果变量y与x是统计关系，则-1＜r＜1。
r的计算方法有三种：
Pearson相关系数：对定距连续变量的数据进行计算。
Spearman和Kendall相关系数：分类变量的数据或变量值的分布明显呈非正态或分布不明时，计算时先对离散数据进行排序或对定距变量值排（求）秩。
②偏相关分析：研究两个变量之间的线性相关关系时，控制可能对其产生影响的变量。
如控制年龄和工作经验的影响，估计工资收入与受教育水平之间的相关关系。
③距离分析：是对观测量之间或变量之间相似或不相似程度的一种测度，是一种广义的距离。它分为观测量之间距离分析和变量之间距离分析。
2）回归分析相关变量间的关系一般分两种：因果关系和平行关系。前者指一个变量的变化受另一个或另几个变量的影响，如鱼的生长速度受温度、水质、遗传特性、营养水平等因素的影响；后者的变量之间互为因果或共同受到其他因素的影响，如鱼类体长和体重、生长和繁殖之间的关系。统计学上采用回归分析（regression analysis）研究呈因果关系的相关变量间的关系。回归分析是处理变量之间具有相关关系的一种数理统计方法。表示原因的变量称为自变量，表示结果的变量称为因变量。回归分析的任务是揭示呈因果关系的相关变量间的联系，建立它们之间的回归方程，利用所建立的回归方程，用自变量（原因）来预测、控制因变量（结果）。回归分析的主要内容可概括如下：
① 一组空间数据出发，确定这些变量间的定量数学表达式，即回归方程。
②根据一个或几个变量的值来预测或控制另一个变量的取值。
③从影响某一现象的许多变量中，找出哪些变量是主要的，哪些变量是次要的，这些变量之间又有什么关系。
根据变量的多少，可以把回归分析分为一元回归分析和多元回归分析。一元回归分析是研究“一因一果”，即一个自变量与一个因变量的回归分析。多元回归分析研究“多因一果”，即多个自变量与一个因变量的回归分析，又分为多元线性回归分析与多元非线性回归分析两种。下面将对一元线性回归模型作较为详细的介绍，并对多元线性回归模型、逐步回归模型和基于动态数据处理的自回归模型作简单的介绍。
（1）一元线性回归模型
假定有两个相关变量x和y，通过实验或调查获得两个变量的n对观测值：（x1，y1），（x2，y2），…，（xn，yn）。为了直观地看出x和y间的变化趋势，将每一对观测值在平面直角坐标系描点，作出散点图，在此基础上根据最小二乘法得出直线回归方程（straight line regression equation）。
从散点图可以看出：①两个变量间是有关或无关，若有关，两个变量间的关系类型是直线型还是曲线型。②两个变量间直线关系的性质（是正相关还是负相关）和程度（是相关密切还是不密切）。因此，散点图直观、定性地表示了两个变量之间的关系。
为了探讨变量之间关系的规律性，还必须根据观测值将变量间的内在关系定量地表达出来。
（2）多元线性回归模型
一般情况下，生态学研究对象具有多要素性，而且各要素之间相互联系、相互影响和相互制约。此时，就需要利用多元回归模型对空间对象进行研究。同样，多元回归模型也有线性和非线性之分。
（3）逐步回归模型
逐步回归方程的实质是根据变量的重要性，利用相关检验方法，把不显著的变量删除，只选取那些重要变量进入回归方程。逐步回归模型的表达式与多元线性回归模型相同，只是最终的表达结果不一样。
3）相关分析与回归分析的关系
实际上，回归分析和相关分析都是研究和处理变量之间的相互关系的数理统计方法，它们之间既有联系又有区别。在研究对象和内容上两者是相同的，但相关分析主要是研究要素之间的密切程度，并没有严格的自变量和因变量之分。例如，以x、y分别记小学生的数学与语文成绩，相关分析感兴趣的是两者的关系如何，而不是由X去预测y。而回归分析则主要是研究变量之间的数学表达形式，因而有自变量和因变量之分，可以通过自变量的值来预测因变量的取值。从这里可以看出，回归分析有预测的性质。
1.2.2生态学数据处理相关软件的介绍与使用
上述统计学方法的具体运算基本都可使用相应的计算机软件。在生态学研究中，使用较多的数据处理软件主要有SAS、SPSS和Stata等统计分析软件。每个软件都有自己独特的风格，也有自己的优缺点。下面将对这些软件作简单的介绍。
1.SAS
SAS是美国SAS（赛仕）软件研究所研制的一套大型集成应用软件系统，具有比较完备的数据存取、数据管理、数据分析和数据展现的系列功能。尤其是它的统计分析系统部分，由于具有强大的数据分析能力，在数据处理方法和统计分析领域被誉为国际上的标准软件和最具权威的优秀统计软件包。
SAS系统是一个组合的软件系统，它由多个功能模块配合而成，其基本部分是BASE SAS模块。BASE SAS模块是SAS系统的核心，承担着主要的数据管理任务，并管理用户使用环境，处理用户语言，调用其他SAS模块和产品。也就是说，SAS系统的运行，首先必须启动BASE SAS模块，它除了本身所具有数据管理、程序设计及描述统计计算功能以外，还是SAS系统的中央调度室。它除了可单独存在外，也可与其他产品或模块共同构成一个完整的系统。各模块的安装及更新都可通过其安装程序比较方便地进行。
SAS系统具有比较灵活的功能扩展接口和强大的功能模块。在数据管理方面，SAS是非常强大的，能让使用者任何可能的方式来处理数据。它包含SQL（结构化查询语言）过程，可以在SAS数据集中使用SQL查询。但是要学习并掌握SAS软件的数据管理需要很长的时间，在Stata或SPSS中，完成许多复杂数据管理工作所使用的命令要简单的多。然而，SAS可以同时处理多个数据文件，使这项工作变得容易。它可以处理的变量能够达到32768个，以及你的硬盘空间所允许的最大数量的记录条数。
在统计分析方面，SAS能够进行大多数统计分析（回归分析、logistic回归、生存分析、方差分析、因子分析、多变量分析），每个过程均含有极丰富的任选项。用户还可以通过对数据集的一连串加工，实现更为复杂的统计分析。此外，SAS还提供了各类概率分析函数、分位数函数、样本统计函数和随机数生成函数，使用户能方便地实现特殊统计要求。SAS的最优之处可能在于它的方差分析、混合模型分析和多变量分析功能，而它的劣势主要是有序和多元logistic回归（因为这些命令很难），以及稳健方法（它难以完成稳健回归和其他稳健方法）。尽管它支持调查数据的分析，但与Stata比较仍然是相当有限的。
另外，在所有的统计软件中，SAS有最强大的绘图工具，由SAS/Graph模块提供。然而，SAS/Graph模块的学习也是非常专业而复杂，图形的制作主要使用程序语言。SAS 8虽然可以通过点击鼠标来交互式地绘图，但不像SPSS那样简单。
SAS由于功能强大而且可以编程，很受高级用户的欢迎。然而，由于SAS系统是从大型机上的系统发展而来，其操作至今仍以编程为主，人机对话界面不太友好，是最难掌握的软件之一。使用SAS时，你需要编写SAS程序来处理数据，进行分析。系统地学习和掌握SAS，需要花费一定的精力。SAS软件已成为专业研究人员进行统计分析的标准软件。
2.SPSS
SPSS原名社会科学统计软件包（statistical package for social science），现已改名为统计解决方案服务软件（statistical product and service solutions）。它是世界著名的统计分析软件之一。20世纪60年代末，美国斯坦福大学的三位研究生研制开发了最早的SPSS，同时成立了SPSS公司，于1975年在芝加哥组建了SPSS总部。20世纪80年代以前，SPSS统计软件主要应用于企事业单位。1984年，SPSS总部首先推出了世界第一套统计分析软件微机版本SPSS/PC+，开创了SPSS微机系列产品的先河，从而确立了SPSS在个人用户市场第一的地位。
SPSS for Windows是一个组合式软件包，它集数据整理、分析功能于一身。SPSS非常容易使用，故最为初学者所接受。它有一个可以点击的交互界面，能够使用下拉菜单来选择所需要执行的命令，可通过拷贝和粘贴的方法来学习其“句法”语言，但是这些句法通常非常复杂而且不是很直观。SPSS的基本功能包括数据管理、统计分析、图表分析、输出管理等。
在数据管理方面，SPSS有一个类似于Excel界面的数据编辑器，可以用来输入和定义数据（缺失值、数值标签等），但它不是功能很强的数据管理工具。SPSS主要用于对一个文 件进行操作，难以胜任同时处理多个文件的任务。它的数据文件有4096个变量，记录的数量则是由你所拥有电脑的磁盘空间来限定。
SPSS统计分析过程包括描述性统计、均值比较、一般线性模型、相关分析、回归分析、对数线性模型、聚类分析、数据简化、生存分析、时间序列分析、多重响应等几大类，每类中又分好几个统计过程，比如回归分析中又分线性回归分析、曲线估计、logistic回归、Probit回 归、加权估计、两阶段最小二乘法、非线性回归等多个统计过程，而且每个过程中又允许用户选择不同的方法及参数。SPSS的优势在于方差分析（能完成多种特殊效应的检验）和多变量分析（多元方差分析、因子分析、判别分析等），SPSS 11.5版本还新增了混合模型分析的功能。其缺点是没有稳健方法（无法完成稳健回归或得到稳健标准误），缺乏调查数据分析。
SPSS也有专门的绘图系统。SPSS绘图的交互界面非常简单，一旦你绘出图形，你可以根据需要通过点击来修改。这种图形质量极佳，还能粘贴到其他文件中（Word文档或Power point等）。SPSS也有用于绘图的编程语句，但是无法产生交互界面作图的一些效果。这种语句比Stata语句难，但比SAS语句简单。
SPSS for Windows的分析结果清晰、直观。该软件易学易用，而且可以直接读取Excel及DBF数据文件，现已推广到多种操作系统上，最新的版本采用DAA（distributed analysis architecture，分布式分析系统），全面适应互联网，支持动态收集、分析数据和HTML格式报告，领先于诸多竞争对手，但高级用户易对它丧失兴趣。原因是SPSS是制图方面的强手，由于缺少稳健和调查的方法，处理前沿的统计过程是其弱项。对于每项功能详细的使用方法可参考《SPSS统计分析基础教程》。
3.Stata
Stata是一套提供数据分析、数据管理以及绘制专业图表的整合性统计软件。它提供许多功能，包含线性混合模型、均衡重复反复及多项式普罗比模式。Stata以其简单易懂和功能强大的特点受到初学者和高级用户的普遍欢迎。使用时可以每次只输入一个命令（适合初学者），也可以通过一个Stata程序一次输入多个命令（适合高级用户）。这样的话，即使发生错误，也较容易找出并加以修改。新版本的Stata采用最具亲和力的窗口接口，使用者自行建立程序时，软件能提供具有直接命令式的语法。Stata提供完整的使用手册，它是包含统计样本建立、解释、模型与语法、文献等超过1600页的出版品。除此之外，Stata软件可以透过网络实时更新功能，更可以得知世界各地的使用者对于STATA公司提出的问题与解决之道。使用者也可以透过Stata Journal获得许多的相关讯息以及书籍介绍等。另外一个获取庞大资源的途径就是Statalist，它是一个独立的listserver，每月交替提供使用者超过1000个信息及50个程序。
在数据管理方面，尽管Stata的数据管理能力没有SAS那么强大，它仍然有很多功能较强且简单的数据管理命令，能够让复杂的操作变得容易。Stata主要用于每次对一个数据文 件进行操作，难以同时处理多个文件。随着Stata/SE的推出，现在一个Stata数据文件中的变量可以达到32768个，但是当一个数据文件超越计算机内存所允许的范围时，你可能无法分析它。
Stata的统计功能很强，能够进行大多数统计分析（回归分析、logistic回归、生存分析、方差分析、因子分析，以及一些多变量分析）。另外，它还收集了近20年发展起来的新方法（如Cox比例风险回归、指数与Weibull回归、多类结果与有序结果的logistic回归、Poisson回归、负二项回归及广义负二项回归、随机效应模型等）。Stata最大的优势在回归分析（包含易于使用的回归分析特征工具）、logistic回归（附有解释logistic回归结果的程序，易用于有序和多元logistic回归）。Stata也有一系列很好的稳健方法，包括稳健回归、稳健标准误的回归，以及其他包含稳健标准误估计的命令。此外，在调查数据分析领域，Stata有着明显优势，能提供回归分析、logistic回归、泊松回归、概率回归等的调查数据分析。它的不足之处在于方差分析和传统的多变量方法（多变量方差分析、判别分析等）。
正如SPSS—样，Stata也能提供一些命令或鼠标点击的交互界面来绘图。与SPSS不同的是，它没有图形编辑器。在三种软件中，它的绘图命令的句法是最简单的，功能却最强大。图形质量也很好，可以达到出版的要求。另外，这些图形很好地发挥了补充统计分析的功能，例如，许多命令可以简化回归判别过程中散点图的制作。
由于Stata在分析时是将数据全部读入内存，在计算全部完成后才和磁盘交换数据，因此计算速度极快（一般来说，SAS的运算速度要比SPSS至少快一个数量级，而Stata的某些模块的运行速度比执行同样功能的SAS模块快将近一个数量级）。Stata也是采用命令行方式来操作，但使用上远比SAS简单。其生存数据分析、纵向数据（重复测量数据）分析等模块的功能甚至超过了SAS。
总之，Stata较好地实现了使用简便和功能强大两者的结合。尽管其简单易学，它在数据管理和许多前沿统计方法中的功能是非常强大的。用户可以很容易下载到别人已有的程序，也可以自己去编写，并使之与Stata紧密结合。
每个软件都有其独到之处，也难免有其软肋所在。总的来说，SAS、SPSS和Stata是能够用于多种统计分析的一组工具。通过Stat/Transfer可以在数秒或数分钟内实现不同数据文件的转换。因此，可以根据你所处理问题的性质来选择不同的软件。在学习使用统计分析软件时，首先要弄清分析的目的，正确收集待处理和分析的数据（目的、影响因素的剔除），弄清统计概念和统计含义，知道统计方法的适用范围，然后选择一种或几种统计分析方法来探索性地分析数据，读懂计算机分析的数据结果，发现规律，得出分析。举例来说，如果你想通过混合模型来进行分析，你可以选择SAS；进行logistic回归则选择Stata；若是要进行方差分析，最佳的选择当然是SPSS。
因此，在生态学数据分析中，应根据自己的需要相应的选取合适的统计分析软件。当然，对于常规数据，也可以通过简单的Excel进行运算。
1.3实验报告及研究论文的撰写
1.3.1实验报告及研究论文的意义
实验报告或研究论文，是在科学研究中描述、记录某一课题的实验过程和结果的报告或论文。也就是说，在学习和科研活动中，为了检验某种科学理论或假设，往往要进行实验。人们通过实验、观察、分析、综合、判断，如实地将实验过程和结果记录下来，经过整理而写成书面报告或论文。
撰写实验报告及研究论文，一方面能够加深对所学理论知识的理解，使理论与实践紧密结合，培养和提高观察、分析实验现象和独立进行科学研究的能力，养成严谨的治学习惯和实事求是的科学态度，从而提高科技写作水平；另一方面，通过对实验课题、内容、方法的科学表述，阐明实验的结论和价值，并向社会提供教育科研的信息，有益于推动教育及科研实际工作，此外，还有利于实验者发现自己实验研究过程中的问题和漏洞，从而提高自己的实验水平和改进今后的实验工作。
1.3.2实验报告及研究论文的特点
实验报告及研究论文的特点体现在思想性、科学性、创新性、理论性、可读性和规范性上。
1.思想性
论文必须具有鲜明的思想性，要符合辩证唯物主义和历史唯物主义的观点，反映党和国家的相关政策，讲求科学道德，无政治性错误等。
2.科学性
在科学性方面，一般要做到以下五点。
①真实性：科学论文的实验结果忠于事实和原始材料，不弄虚作假，讨论的内容不夸张。
②再现性：任何人根据论文中所介绍的实验方法、实验条件、实验设备，重复作者的实验时，应能得到与作者相同的结果，结论经得住任何人的重复和验证。
③准确性：文章内容理论模型、实验数据、推理论证都必须准确、严谨，论点应经得起推敲。
④逻辑性：概念明确，判断恰当，推理合乎逻辑，无概念不清、论据不足、自相矛盾、层次不清、观点不明之处。
⑤公正性：在论述观点时要避免主观偏见，不任意取舍，不摒弃偶然现象。
3.创新性
创新性是科学研究的灵魂。没有创新性，就没有必要写科学论文。文章要有新观点、新发现或新发明，才能体现“新”意。撰写时应仿中有创，仿中有新，有独到之处，补充新内容、新观点。
4.理论性
理论性是课题研究的内在特征，就是研究论文所反映的从立论到论证、直至作论文的全过程，不仅具有系统性，而且具有指导性和概括性。
5.可读性
论文的层次要清楚，文字要通顺，插图与表格要清晰，概念要准确，阐述要富有逻辑性，要具有可读性。
6.规范性
文章基本格式具有一定的标准性和固定性。不符合规范会影响论文应用价值，给读者留下不可信的印象。尤其是名词、术语、缩写、标点、符号、计量单位、表格和插图等的使用更应符合规范。
1.3.3实验报告及研究论文撰写的步骤
撰写实验报告及研究论文一般有六个主要的环节：选择题目；隹备参考文献；收集信息；编制提纲；撰写草稿；终稿样张。当然，研究论文的写作不一定要严格按顺序进行，你可以时前时后，或者同时进行两个步骤。
1.选择题目
找到宽泛的研究领域，界定题目，缩小范围，以问题或假设的形式提出题目。在进行研究的过程中，要对上述各项进行及时修正，并列出初步的论文陈述。
2.准备参考文献
在研究的早期阶段，应记录所遇到的每个可能与研究有关的资料来源，即便你不能确定是否一定要用它。题目的性质和范围，以及任务的要求，决定了参考书单中资料来源的多少。
你需要查询资料的来源包括：综合索引、专题索引、参考书目、卡片检索系统等，还有其他的信息来源，如词典、百科全书、传记、地图册、统计资料汇编，以及电子形式的资料。
3.收集信息
为了搜集资料，应该准备一个可操作的书单，评估这些资料来源的有效性和精确性，以及做精确的笔记。
4.编制提纲
拟定提纲指的是确定论文标题之后，围绕主题设计文章的总体框架和支干脉络。提纲的重点包括引言、材料和方法、结果、讨论四部分。在拟写论文提纲时，必须根据所要论述的问题对通篇内容做一番精心设计，从篇章结构、中心思想到内容表达的层次和顺序都要作缜密考虑，可先列出粗纲，修改补充后再写出详纲。
5.撰写草稿
撰写论文包括：写初稿、进行尽可能多的修改、编辑、编集文献、检查其他格式、校对。在写初稿时，应回顾已经写下的句子和段落，也应往前考虑整个文章的设计。在写作的过程中，也要考虑最后的格式。
6.终稿样张
初稿经过修改、整理后，要做最后的核查、审读。在确认完成并不必再做修改后，方可定稿。
1.3.4实验报告及研究论文的内容
1.实验报告的内容实验报告的结构包括以下几部分：
1）实验名称
要用最简练的语言反映实验的内容。标题的提炼和制作要明确、简练，直接反映所研究的对象、范围、方向和问题。因此，实验报告的标题常常直接采用研究课题的名称，指明所研究的重要变量。
2）所属课程名称，学生姓名，学号，合作者及实验日期（年、月、日）和地点。
3）实验目的
实验目的主要包括学生通过实验理解或掌握某些理论、实验技能、实验方法以及具体应用应达到的程度，主要培养学生哪些方面的素质和能力。
实验目的要明确，简明扼要地说明实验课题的来源、背景、实验进展情况，表明解决该课题的实际意义。
4）实验原理
实验原理是实验设计的依据和思路，是设计性实验的基础。要研究实验，只有明确实验的原理，才能真正掌握实验的关键、操作的要点，进而进行实验的设计、改造和创新。实验原理首先要遵循实验的科学性原则，实验中涉及到的实验设计依据必须是经前人证明的科学理论。实验原理表述的是实验设计的整体思路，即实验的结果是在什么条件和情况下，通过什么方法，根据什么事实得来的，从而判定实验研究的科学性和实验结果的真实性、可靠性；此外，实验原理还包括实验现象与结果出现的原因以及重要实验步骤设计的根据等。由此，我们可以总结出一个实验的实验原理应该由以下三部分组成：①该实验要验证或证明的事实或理论，或该实验所依据的理论基础（一般是前人已证明的理论或已存在的事实）；②该实验所选择的对实验变量的处理方法，即具体的实验方法；③该实验所选择的观测指标，即通过对实验变量的处理所引起的反应变量的变化。一般观测指标显示的实验现象即反映实验结论，若观测指标不能直接反映实验结论，则需将观测指标即所出现的实验现象与实验结论之间的关系加以说明（注：有些实验会用到比较特殊的材料或试剂，其使用方法需说明）。
5）实验环境、器材、试剂、材料等
6）实验步骤
实验步骤只写主要操作步骤，不要照抄实习指导，要简明扼要。如有必要，还应该画出实验流程图或实验装置的结构示意图，再配以相应的文字说明，这样既可以节省许多文字说明，又能使实验报告简明扼要，清楚明白。
7）实验结果
实验结果是实验研究报告的核心内容，是研究的原始依据，以备系统分析时参考，由此引发讨论，得出结论，导出推理。要求简要地说明每一结果与研究假设的关系，对实验现象的描述，实验数据的处理等。实验结果可选用适当的表格、图表、曲线的方式，加上必要的简明扼要的文字叙述表达。
实验结果基本内容包括：①用统计表、统计图等方式把搜集的原始数据、典型案例、观察资料等进行初步的整理和分析，既有对定性资料的归纳，又有对定量资料的统计分析等；②用统计检验来描述实验因子与实验结果之间的关系，得出研究的最终结果，然后对实验结果的事实加以分析说明。
8）分析讨论
实验讨论紧接实验结果，也有的作者将实验结果和实验讨论合在一起。实验讨论是从实验和观察到的结果出发，从理论上对实验过程中的不足或缺陷对结果可能会造成的影响进行分析、比较、阐述、推论和预测，注意不要做任何不适于结果的陈述或结论。
9）结论
结论是对整篇论文的主要内容和主要论点进行概括性总结，不是具体实验结果的再次罗列，也不是对今后研究的展望。结论是作者在实验结果和理论分析的基础上，经过严密的逻辑推理，更深入地归纳报告中能反映事物本质的规律。结论的文字要简短，不用表和图，措辞要严谨、精练，表达要准确、有条理性，结论要与实验目的相呼应。
2.研究论文的书写格式
完整的研究论文常用的格式主要包括题名、作者与作者单位、摘要、关键词、引言、正文、结论、致谢（必要时）、参考文献等。
1）题名
题名也称为题目、标题或篇名，是全文的高度概括与总结。好的题目不仅能引起读者的兴趣，而且容易进入期刊索引杂志。题目应包括被试因素、受试对象、试验效应及变化特点等。
一般题名具有以下几个特点。①具体准确：表达特定内容及其特点，反映研究范围与深度，见题如见文。②简短精练：一般20个字左右，不超过30个字。英文文题一般不超过10个实词。③新颖性：反映创新性、特殊性，使读者一目了然。④一般不加标点。⑤一般不用副标题。
在书写时还应注意：①不用非公知公用、同行不熟悉的外来语、缩略词、简称、符号、代号、公式、商品名称。②避免用疑问句、主谓宾齐全的完全句及宣传鼓动式状语。③力戒泛指性概念。
2）作者与作者单位
作者署名是论文的重要组成部分，是著作权归属的声明，是文责自负的承诺，是读者联系的依据。署名可以是个人作者、合作者或团体作者。论文联合署名时，署名先后顺序应按照在整个科研过程中实际贡献的大小。署名均用作者的真实姓名，不用变化不定的笔名。多作者之间用逗号“，”隔开。
作者单位与地址（包括邮政编码）是作者的重要信息之一，应署论文研究工作完成期间的学术单位。在书写时要注意单位名称要完整、唯一。
单位名的书写格式规范，目前多数学术期刊中单位名的书写格式是：单位名称与省市之间以逗号“，”分隔，整个作者单位项用圆括号“（）”括起；不同工作单位的作者在姓名的右上角加注不同的阿拉伯数字序号，并在其工作单位名称之前加与作者姓名右上角加注的相同的数字，各工作单位连排时以分号隔开。具体应按照所投刊物的要求去做。
3）摘要
摘要等于是整篇论文的缩影，读者可能是阅读完摘要就知道这篇论文适不适合他。摘要的基本要素一般包括研究目的、研究对象、研究方法、研究结果、所得结论以及结论的适用范围这六项内容，其中研究目的、研究方法、研究结果和结论是必不可少的。
摘要的撰写必须精练确切地反映原稿要点，突出创新和主要发现，繁简得当，控制在300字左右，一般不用第一人称，不用图、表、化学结构式和非公知公用符号或术语，缩略语、略称、代号首次出现处应加以说明。
4）关键词
关键词是论文起关键作用的词和短语。其应具有代表性、可检索性和规范性。列出关键词的目的，一是便于做主题索引，二是便于读者了解论文的主题及编制个人检索卡片。关键词可选用3~10个，必须是规范科学的名词术语，中英文关键词要一一对应。
5）引言
引言又称前言、导言、导论、绪言、绪论等。引言是正文最前面的一段纲领性、序幕性及引导性短文，旨在向读者交代研究的来龙去脉，即主要回答“为什么研究”这个问题。引言主要包括国内外研究现状及历史背景，研究目的、范围，研究设想依据、预期结果与意义。
引言的书写要求有：①篇幅不宜过长，应简洁明快，开门见山。②客观、科学地叙述论文 的研究意义。③不同于摘要，减少与正文的重复。④研究的结论不要放到引言中。
6）正文
正文是学术论文的主体，是全篇论文的核心。正文的主要内容包括研究对象和方法、研究的内容和假设、研究的步骤及过程、研究结果的分析与讨论。正文通过图表、统计结果及文献资料，或以纵向的发展过程，或横向类别分析提出论点、论据，进行论证。
正文的书写要求有：①内容客观真实、科学完备。②引用权威的数据资料，并要注明引用的出处。③尽量用文字叙述，可适当用图或表格加以辅助陈述。④若实验结果与前人的有异，且有足够的证据证明自己的结果准确无误，可对前人的研究工作进行批评。⑤涉及的物理量和单位符号、数学式、数字用法等应符合国家标准。
总之，正文应充分阐明论文的观点、原理、方法及达到预期目标的整个过程，并要体现作者研究的学术性、创造性和科学性。
7）结论
结论是整篇论文最后的总结性文字，是正文必然的逻辑发展，也是整篇论文的归属，多数期刊规定结论部分不再单独列出在正文中。结论应便于读者查阅，便于文摘类期刊等编写摘要，便于读者编写卡片。结论主要包括指明实验结果说明了什么，解决了什么理论和实际问题；实事求是地提出本研究的限度、缺点、疑点，并加以分析、解释；比较与前人研究的异同，并进行修改、补充、拓展、发展、证实和否定；点明本论文在理论上或使用上的意义和价值；展示有待解决的问题，提出今后的研究方向。
结论书写上的要求有：①要简洁有力，准确，实事求是。②围绕目的，突出主题，抓住重点，阐明研究结果及其结论的意义。③避免简单重复前言、结果中的内容。④通常多用“可能”、“提示”、“建议”等代替“证明”、“发现”之类的字眼。
8）致谢
致谢应以简短的文字对课题研究与论文撰写过程中提供实质性帮助和做出过贡献的单位或个人（例如指导教师、答疑教师及其他人员）表示自己的谢意，言辞应恳切恰当，实事求是。对于致谢对象，应按照贡献大小进行致谢，如导师、直接帮助者、间接帮助者、管理人员等。
9）参考文献
参考文献在实验报告的结尾，是为了标明论文中某些论点、数据、资料与方法的出处，供评阅人审阅、查找有关文献；这既有助于反映论文的科学性，也是尊重他人研究成果的表示。引用参考文献必须注意公开性、权威性、时效性。
参考文献的格式要求如下所示。
（1）参考文献著录格式
①期刊：[序号]作者.题名[J].刊名，出版年，卷（期）：起止页码.
②专著：[序号]作者·书名[M]·版本（第一版不著录）.出版地：出版者，出版年：起止页码.
③论文集：[序号]作者·题名[C]·编者·论文集名[C]·出版地：出版者，出版年：起止页码.
④学位论文：[序号]作者.题名[D].保存地点：保存单位，年份.
⑤专利文献：[序号]专利所有者·专利[P]·专利国别：专利号，出版日期.
⑥技术标准：[序号]标准编号，标准名称[S].
⑦报纸：[序号]作者·题名[N]·报纸名，出版日期（版次）。
⑧报告：[序号]主要责任者·题名[R]·出版地：出版者；出版年：起止页码（任选）。
⑨电子文献：[序号]作者.题名[电子文献及载体类型标识].电子文献出处或可获得地址，发表或更新日期或引用日期.
（2）文献类型及其标识
①根据GB3469规定，各类常用文献标识。
②电子文献载体类型用双字母标识。
③电子文献载体类型的参考文献类型标识。
（3）参考文献书写时的注意点
①多个责任者之间以“，”分隔。作者若有1，3名，则全部列出；3名以上只列出前3名，后加“等”、“et al”或其他相应文字。注意在本项数据中不得出现缩写点“.”。主要责任者只列姓名，其后不加“著”、“编”、“主编”、“合编”等责任说明。
②顺序编码制是按正文中弓丨用文献出现的先后顺序连续编码，并将序号置于方括号中。
③同一处引用多篇文献时，将各篇文献的序号在方括号中全部列出，各序号间用“如遇连续序号，可标起讫号“一”。
④同一文献在论著中被引用多次，只编1个号，引文页码放在“[]”外，文献表中不再重复著录页码。
⑤参考文献的标点要用Times New Roman格式的字体，每一参考文献条目的最后均以“结束。
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