综合实验三

实验名称：植物群落物种多样性的测定

专业班级：12生物科学班

执笔人：付薪蒙121200141038

同组人：李星 121200141037

刘春杏121200141036

贾贺婷121200141013

实验时间：2014年11月15日

实验三植物群落物种多样性的测定

一、实验目的

学习植物群落物种多样性的测定方法，比较不同植物群落物种多样性的差异；了解各类指数的特点和生态学意义；熟悉和掌握最常用的物种多样性指数的计算方法。

二、实验方案设计

1、实验地点

我们选取学校学校新建篮球场北面外围绿化区域为样地，此处的群落大致有乔木、灌木和草本植物，其中乔木为优势种，分散在此片绿化区域的不同部分，天气状况为：阴且有风。

2、实验原理

生物多样性是指生物中的多样化和变异性以及物种生境的生态复杂性。它包括植物、动物和微生物的所有种及其组成的群落和生态系统。生物多样性可分为遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次。物种多样性具有两种涵义：一是指一个群落或生境中物种数目的多寡（数目或丰富度）；二是指一个群落或生境中全部物种个体的数目分配状况（均匀度）。群落的复杂性可以用多样性指数来衡量。

植物群落的多样性是群落中所含的不同物种数和它们的多度的函数。多样性依赖于物种丰富度（物种数）和均匀度或物种多度的均匀性。两个具有相同物种的群落，可能由于相对多度的分布不同而在结构和多样性上有很大差异。

3、实验材料

皮尺、卷尺、纸、笔、计算器等。

4、方法与步骤

（1）样地的选择

样地是指能够反映植物群落基本特征的一定地段。样地的选择标准是：各类成分的分布要均匀一致；群落结构要完整，层次要分明；生境条件要一致（尤其是地形和土壤），最能反映该群落生境特点的地段；样地要设在群落中心的典型部分，避免选在两个类型的过渡地带；样地要有显著的实物标记，以便明确观察范围。

（2）群落类型及样方大小的选择

在野外选择一个乔木群落，按样地的选择标准选择样地。我们选取5m×5m的样方3个，作为检验的样本。

（3）群落内各数量指标的调查

①乔木层数据调查：用实验二的植物密度的测定方法选择不少于10个样方。然后统计每个树种的相对密度、相对优势度和相对频度。并将数据记录到表1中。

表1 乔木层植物群落样方调查表 群落类型： 样方面积：

（4）多样性指数的计算

植物尤其是草本植物数目多，且禾本科植物多为丛生的，计数很困难，故采用每个物种的重要值来代替每个物种个体数目这一指标，作为多样性指数的计算依据。因此，首先按照下面的重要值的计算公式，计算出每个物种的重要值，再将每个物种的重要值代入辛普森多样性指数和香农-威纳指数计算公式中，分别计算群落的多样性指数。 辛普森（Simpson ）多样性指数（D ）：

∑=s

i i P 1

2

1D －＝

式中：P i ― 种i 的重要值； S —物种数目。 香农-威纳(Shannon-weiner )指数（H ）

∑=-=s

i i i P P H 1

ln

式中：P i － 种i 的重要值；S —物种数目。 重要值的计算方法：

乔木的重要值3

1

=I vtr （相对密度+相对优势度+相对频度）

式中：相对密度= 每个种的密度/所有种的密度之和×100%

（某种植物的个体数/全部植物的个体数）

相对优势度= 每个种所有个体的胸径断面积和/所有种个体的胸径断面积和×100%

相对频度=(该种的频度/所有种的频度总和)×100%

（频度：是指一个种在所作的全部样方中出现的频率。相对频度指某种在全部

样方中的频度与所有种频度和之比。）

三、实验结果与分析 1、实验结果

表1 乔木层植物群落样方调查表

槐树的重要值3

1

=I vtr （相对密度+相对频度+相对优势度）

=

3

1

(33.3%+60.3%+33.3%)=42.3% 龙爪槐的重要值3

1

=I vtr （相对密度+相对频度+相对优势度）

=

3

1

(35.9%+33.3%+14.3%)=27.8% 梧桐树的重要值3

1

=

I vtr （相对密度+相对频度+相对优势度） =

3

1

(5.1%+4.8%+8.1%)=6% 合欢树的重要值3

1

=

I vtr （相对密度+相对频度+相对优势度） =

3

1

(7.7%+9.5%+2.8%)=6.67%

柏树的重要值3

1

=

I vtr （相对密度+相对频度+相对优势度） =

3

1

(5.1%+9.5%+3.5%)=6.03% 桃树的重要值3

1

=

I vtr （相对密度+相对频度+相对优势度） =

3

1

(10.3%+4.8%+10.1%)=8.4% 7树的重要值3

1

=I vtr （相对密度+相对频度+相对优势度）

=

3

1

(2.6%+4.8%+0.9%)=2.77%

辛普森（Simpson ）多样性指数（D ）：

∑=s

i i

P 1

2

1D －＝=1-(42.3%+27.8%+6%+6.67%+6.03%+8.4%+2.77%)=0.72

香农-威纳(Shannon-weiner )指数（H ）

∑=-=s

i i i P P H 1

ln

= -(42.3%㏑42.3%+27.8%㏑27.8%+6.67%㏑6.67%+6.03%㏑6.03%+8.4%㏑8.4%+2.77%㏑2.77%) =1.38

2、结果分析

辛普森多样性指数是基于在一个无限大小的群落中，随机抽取两个个体，它们属于同一个物种的概率是多少这样的假设推倒出来的。上述计算出的辛普森多样性指数为0.72，表示在所选取的群落中，物种较多；

香农-威纳指数是用来描述种的个体出现的紊乱和不确定性。不确定性越高，多样性也就越高。上述计算出的的结果为 1.38，由此可知，种数越多，各种个体分配越均匀，香农-维纳指数越高，指示群落多样性越好。

四、实验总结

1、做好本次实验的关键环节是选取合适的样方，并对样方内的群落类型进行准确的测量，试验后对数据进行正确的处理和计算，在样方选取及实验数据处理等方面较好的达到了预期目标；

2、在实验设计方面，我们还应该有所改进，在条件允许的情况下，选取不同的群落进行研究而不只局限于乔木，这样的话才能更好的分析不同植物群落物种的多样性，更好的比较不同植物群落物种多样性的差异；在实验过程中，由于环境的原因，我们选取的样方为5m×5m，在测量胸径时仍存在一些误差；

3、如果可以重新做一次实验的话，我会倾向于选取自然界中的群落作为研究对象，在一个群落物种较多的自然环境中，选取不同的群落进行实验，并且使用更为精确的测量仪器，减小实验的误差。

五、思考题

在校园内选择2-3个不同的植物群落，用不同的计算方法比较乔木的物种多样性。

并思考并分析下列问题：

1. 不同环境中物种多样性的差异程度及其形成原因分析。

答：我认为不同环境中物种多样性和达尔文的进化论有关，所谓适者生存，在不同的环境中，生存下来的物种不同，导致物种的差异性存在，而不同的环境也会对物种的多样性有影响，恶劣的环境，不适合生物的生存，导致物种稀少；同时人类对不同的环境干涉的力度也不一样，人为因素也会导致不同环境的物种多样性。

2. 各类多样性指数计算结果的差异及分析。

答：各指数间有着密切的关系，它们都能较好地反映多样性特征，但侧重点有所不同，辛普森多样性指数是基于在一个无限大小的群落中，随机抽取两个个体，它们属于同一个物种的概率是多少这样的假设推倒出来的，计算结果越大表明群落的多样性越高；香农-威纳指数是用来描述种的个体出现的紊乱和不确定性。不确定性越高，多样性也就越高。

3. 样方面积的大小对多样性指数的影响。

答：用多大的样方面积，直接影响调查植物群落的质量。样方面积的大小会影响测量在一定范围内群落的数量和群落内物种的多少，也就是会影响所测量的物种的多样性，进而影响多样性指数，样方取得太大，多样性指数计算的误差也就会相应的大些，如果样方取得太小所测得的数据不具有代表性，不同的群落所对应的合适样方面积不同。应先确定某地、某植物群落的最小样方面积。已知样方最小面积的经验值分别是：草本植物群落1～10m2 ，灌丛16～100 m2，单纯针叶林100 m2（10×10），针阔混交林、夏绿落叶阔叶林500 m2（20×25）。

六、自我评价