群落结构 2 (1)

实验八 森林群落调查分析 实验九 草地群落调查分析一、实验目的：初步掌握植物群落结构、多样性、生物量及群落分类的野外调查与分析方法。

二、实验过程：基本过程有野外调查、数据处理、综合分析三部分三、实验器材与设备：样方框、皮卷尺（或测绳）、钢卷尺、GPS 、袖珍经纬仪、剪刀、克称、调查记录表格、计算器或计算机等。

四、野外调查（一）样地的选择：1、应尽量选择在群落的典型地段。

2、本次实验尽可能将森林与草地结合，即将调查样地设于有明显草本层的群落地段，分析时既作为森林群落整体分析，亦将其中的草本层单独按草地群落分析。

3、样方的面积可用“巢式样方法”来确定，但目前已有较多经验值可直接使用，如低矮致密草甸一般为0.5m ×0.5m ，一般草地群落为1m 2，灌丛群落为2m ×2m 或4m ×4m ，森林群落更大，在落叶阔叶林约为10m ×10m ，但本次实验采用5m ×5m 。

4、取样数量，原则上根据统计分析的要求，每类型应做10个以上的样方，由于条件有限，至少应做3～5个森林群落样方，每样方内沿对角线做3个1m 2的草本样方。

（二）样方调查内容：1、取样地总体情况，包括样方编号（以组为单位建立自己的系列）、取样地的地理位置、坡度（山地）、坡向（山地）、坡位（山地）、样方面积、调查组别和人员、调查日期、样地周围情况、样地利用及人为活动情况等，全部填入调查表格。

小样方或局部情况记录于表格附注。

野外调查数据处理综合分析2、乔木和灌木层测定（填入调查表格中的相应表中）①逐株登记：树高——平地到树梢自然高度，用积累法目测，够得着的（如灌木）实测；干高——枝下高胸径——距地面1.3m处的树干直径基径——地面处树干直径冠幅——先东西后南北交叉测定灌木若太多时可用标准株法，将其分为大、中、小株，分别数其数量和代表性植株的参数。

②分种登记：物候：休眠期、营养期、花期、果期等③总体登记：总盖度（可用冠幅计算）或郁闭度（树冠之间相互接触的程度，0～1）3、草本层测定（填入草本植物登记表中）①总盖度和分种盖度：盖度为植物地上部分相对地面的投影面积占样方面积的比率，单位为％，用估测法，即先用卷尺围出1/100样方大小做参照，想像将目标植物平移，填满的格子数即为该目标的盖度，一般分种盖度之和大于样方总盖度。

②分种高度，指从地面向上的植物自然高度（不要人为拉直），登记其一般高度，若生殖枝与营养枝差别达1倍以上，则将其分开登记。

③分种密度，即每种在样方内的个体数，对密丛植物则记其丛数。

④分种重量，将样方内该种的全部个体齐地面剪割，用克称称其鲜重，以g为单位。

（如时间有限，可在每森林大样方的三个草本样方中选一个为测产样方）⑤分种频度，即某种的出现率，含有该种的样方占该类型所有样方的比率，用结构样方与记名样方结合进行。

⑥物候：每种调查时所处的发育阶段，如展叶期、营养期、孕蕾期、开花期、果期、果后营养期、枯黄期等，禾本科分为分蘖、拔节、孕穗、抽穗、灌浆、乳熟、腊熟、黄熟等。

分蘖：在地面以下或接近地面处所发生的分枝拔节：发育到一定阶段时，主茎的各节长得很快孕穗：穗在叶鞘内形成而尚未抽出来，称“孕穗”抽穗：发育完全的穗，随着茎秆的伸长而伸出顶部叶的现象灌浆：籽粒形成后就进入灌浆期，叶片生产和积累的有机物质运输到籽粒中去乳熟：谷粒基本变硬（接近腊熟期），但是乃能挤压出白色米浆。

腊熟：谷粒里面成熟到一定程度，米粒已经变硬，但是，谷粒壳色还是绿色的黄熟：子实内部变硬,植株大部分变成黄色,不再生长,叫黄熟注意：对调查中不认识的植物，应将其编号，采集标本，按号登记，带回鉴定。

同时对样方外还有哪些种也应记名。

五、数据处理与综合分析1群落的种类结构①列出群落植物名录及其相关信息，如：材料，尽可能多填，最后剩余的可找有关老师讨论②科属分析统计调查地各科的植物种数，将其按所含种数的多少及比例列表排序（仅1种的不必单列），分析总体和草本层科的分布情况。

科分析属分析③群落生活型谱群落生活型谱，即各生活型的植物种数所占比例及其在群落中的地位。

生活型主要有二类系统：（1）Raunkiaer生活型系统以越冬芽的位置来区分，有高位芽植物（Ph）、地上芽植物（Ch）、地面芽植物（H）、地下芽植物（G）、一年生植物（T）（2）《中国植被》中的体态生活型系统：包括乔木、灌木、半灌木、多年生草本（其中又分为丛生禾草及莎草、根茎禾草及莎草和杂类草）、一二年生植物等。

各组进行数据整理时可将本组样方调查的全部植物种类作为一个单元，统计出各生活型的种数比例，做出二种生活型谱（列表或作图）。

Raunkiaer生活型分析：根据Raunkiaer生活型谱，说明哪类生活型植物占优势，并根据生态理论课所述的相关理论分析这个生活型谱形成的可能原因。

④层片结构分析层片（synusia）植物群落结构的一种基本单位，由相同生活型或相似生态要求的种组成。

群落的层片结构主要指群落按生活型划分的层片分布。

以体态生活型为主，首先确定群落都有哪些层片，如常绿针叶乔木层片、丛生禾草与莎草层片等，优势种所归属的生活型为优势层片，其它分别为伴生层片或偶见层片。

还可通过层片结构分析该群落植物对环境资源利用情况及环境的稳定状况⑤重要值与群落命名重要值是反映植物种在群落中地位的一种综合性指标，当调查样地数量较少时，可直接用重要值的排序来确定群落的建群种、优势种并为群落定名。

当调查样地数量较多时，可用该值作为标准值来进行数量分类与排序。

还可用之进行群落生物多样性分析。

分析时以样方为单元，森林群落要分层（乔木层、灌木层、草本层，乔木（幼苗胸径小于5cm）归入灌木层）统计、计算（各层分别排序）。

首先统计出样方内各种的相对值：相对密度＝（样方内某种植物的株（丛）数/样方内全部植物的株（丛）数）×100相对优势度=（样方内某种乔木的基断面积/样方内全部乔木的基断面积总和）×100相对盖度＝（样方内某种植物的盖度/样方内全部植物的盖度总和）×100相对频度＝（某种植物的频度/全部植物的频度总和）×100频度：某种植物在所有同尺度样方中的出现率，单位%相对重量＝（样方内某种植物的重量/样方内全部植物的重量总和）×100高度比＝（样方内某种植物的高度/样方内最高植物的高度）×100重要值（IV）＝相对密度+相对优势度+高度比用于乔木层或（IV）＝相对密度+相对盖度+相对频度用于草本层或（IV）＝相对密度+相对盖度+高度比用于灌木层重要值得出后，可根据其大小，排出各种的重要值序（森林群落要乔木层、灌木层与草本层分别排），根据重要值序确定各植物种在群落中的地位。

即：建群种：重要值序为1的种；森林群落为乔木层重要值序第1位的植物优势种：建群种及重要值与建群种接近，重要值序为2、3的种，森林群落为乔木层重要值序第2位和与第2位重要值很接近排于第3位的植物，或灌木层重要值序第1位、第2位和与第2位重要值很接近排于第3位的植物常见（伴生种）种：不属上二类，但频度大于40的种偶见种：频度小于30的种在分析和列举植物种时，应注意在同一地位群体中，尽量将同科和同属植物放在一起。

群落类型命名（群丛级）：建群种+优势种（重要值序为2）+优势种（重要值序为3）群丛。

如龙常草+荻+白莲蒿群丛，其中生活型不同的植物之间用“-”相连，如刺槐-龙常草群丛。

2群落的空间与时间结构及其生长与生存状况①群落的垂直结构群落的垂直结构主要指其垂直分层状况。

由于我们未做地下部分调查，所以仅对地上部分进行分析。

首先应分出乔木层和灌木层，并描述其生存状况及作用，如该层由哪些植物组成、生长的高度和密度情况、是否受到自然或人为因素的干扰及其程度、能否对其下层植物造成遮荫及其它影响。

跨层植物，主要指缠绕和攀援植物，分析其在群落中的作用和规模。

草本层可根据植物有性繁殖器官的高度分为上繁草（繁殖器官主体在距地面30cm以上）、下繁草（繁殖器官主体在距地面30cm以下）和匍匐茎草。

分析各类草的种类组成、在群落中的地位。

②群落的水平结构群落的水平结构主要指群落内部各异质性片段的镶嵌状况，未调查，暂不分析。

③群落的季相分析建群种、优势种和主要常见种在调查时所处的物候期及群落整体外貌。

3主要乔木树种的龄级结构与更新状况乔木龄级结构：分为5个等级：Ⅰ级立木，高度小于33cm;Ⅱ级立木，高度大于33cm,但胸径小于2.5cm;Ⅲ级立木,胸径为2.5-7.5cm；Ⅳ级立木，胸径为7.5-22.5cm;Ⅴ级立木,胸径大于22.5cm。

Ⅰ、Ⅱ代表幼树；Ⅲ、Ⅳ代表成年树木；Ⅴ代表老树。

树种ⅠⅡⅢⅣⅤ总计株数%株数% 株数% 株数% 株数% 株数% 除总株数根据龄级结构判断林地及树种所处的年龄状态（幼林、成熟林、过熟林、衰老林）和更新情况。

林木图解：逐种计算林木图解中多度、频度、等级度、显著度4个指标，然后按比例绘成图解。

其中：OA=多度，用相对多度或多度表示，指的是某树种Ⅴ级大树与所有Ⅴ级大树之比率；OB=频度，指的是某树种Ⅴ级大树之出现样方数与样方总数之比率）；OC=等级度，指的是某树种实有等级数与5个等级之比率）；如：3/5OD=显著度，指的是某树种Ⅴ级大树基部断面积与样方内所有Ⅴ级大树的基部断面积之比率）。

然后，对照标准图解，按多、频、等、显的实际情况填标准图解。

图解中多、频、等、显4个指标均为100%。

所得结果，图解中那一树种的在图解中所围的面积大，说明4个指标的百分数都大，则该树种在群落中的重要性也越大。

4草本层的生物量特征将测产样方所获得的分种鲜重现存量数据换算成相对现存量，分析在生物生产量方面不同种在群落草本层中的重要性，并且可比较不同测产样方之间的差异及产生差异的原因。

5群落的物种多样性特征分析物种多样性是群落生物组成结构的重要指标。

物种的多样性一般以“多样性指数”来反映。

多样性指数较多，目前最常用的可归为3类：α多样性：反映群落中物种的丰富度，及群落中物种的均匀程度；β多样性：反映群落内或群落间环境异质性变化与物种丰富度和均匀性的关系； γ多样性：反映生态系统乃至景观尺度上的物种多样性。

限于条件，我们只能做群落中植物物种的α多样性。

α多样性指数也有很多，我们做其中4种，即：①Gleason 指数 D ＝S /ln A 式中A 为单位面积，S 为群落中的物种数目。

②Simpson 指数∑-=21iPD 式中P i 为种i 的个体数占群落中所有种的个体数的比例④ Shannon 指数（又称Shannon-Wiener 指数）∑∙-=)ln ('iiP P H 式中P i为种i 的个体数占群落中所有种的个体数的比例④Shannon 均匀度指数 E ＝'H /ln S 式中S 为群落中的物种总数。