實驗2植物群落數量特征的調查課件

基礎生態(tài)學實驗實驗二、植物群落數量特征的調查一、目的和意義1.學習利用樣方法進行植物群落數量特征的野外調查。2.掌握對群落中物種的相對重要性進行綜合評價的方法。3.加深對調查地區(qū)植物群落的種類組成特征、分布規(guī)律及其環(huán)境的相互關系的認識。4.提高從事生態(tài)學野外調查工作的能力。1.取樣方法類型 依據樣地設置方式的不同，可將取樣方法分為兩大類型：（1）主觀取樣法 即根據調查者的主觀判斷，認為選擇能代表群落特征的“典型”樣地進行調查。其優(yōu)點是簡便迅速、省時省力，對于有經驗的調查者有時可獲得很有價值的結果，尤其在大范圍路線調查中常常被采用。但是，該方法不能對調查得到的估計量進行顯著性測驗，無法確定其置信區(qū)間和預測可靠程度，因此受到統(tǒng)計學家的質疑。（2）客觀取樣法（隨機取樣法） 包括簡單隨機取樣、系統(tǒng)取樣和分層取樣。在利用本方法時，每個樣地被抽取的概率是已知的，因此可以計算估計量的置信區(qū)間。明確知道樣本代表性的可靠程度?？陀^取樣是生態(tài)學研究中普遍采用的方法。 當具體進行野外調查時，可根據研究目的和研究對象的特點選擇不同的取樣方法。當對研究對象的性質不了解時，最好能比較幾種取樣方法的效果，然后確定最佳方法。 樣地設置確定之后，還需要進一步確定在樣地中獲取數據的方法。有若干技術可以用于定量研究陸生植物群落的組成和結構特征，其中樣方法應用最為廣泛。2.樣方法 樣方法是依據一定的樣地設置方式，在所需研究的群落類型中確定若干一定面積的樣地作為整個研究區(qū)域的代表，然后對各個樣地進行詳細調查，以樣地調查結果估算群落總體。 利用樣方法獲得的研究結果是否能夠客觀反映群落的特征，與樣方的形狀、大小、數量和空間配置等有密切的關系（1）樣方形狀的確定 樣方可以有多種形狀，最常用的是方形樣方。方形樣方的周長與面積比較小，因而邊際影響的誤差較小。圓形樣方（即樣圓）的周長與面積比更小，但在森林和灌叢中設置圓形樣方困難。長方形樣方受到的邊際影響較正方形樣方大，但一些研究表明長方形樣方較同樣數目同樣面積的正方形樣方可以包括群落中更多的變異，因此能更好地進行植被組成的分析。在設置長方形樣方時，最好使樣方的長軸方向與環(huán)境梯度的方向平行，以便更好地反映環(huán)境梯度變化對群落特征的影響。常用的判斷方法有3種：①將曲線由陡變緩的轉折點所對應的樣方面積視為最小群落面積；②由于轉折點的位置與兩個坐標軸刻度的比例大小有關，因此有學者提出應將樣方面積擴大10%而種數不超過10%作為確定最小樣方面積的標準，而當面積增加10%而種類僅增加5%時，可獲得最小面積的較保守值；③將包含群落總種數84%的面積作為群落最小面積。樣方面積的擴大有多種方法，目前最常用的是巢式樣方法（圖2）圖2巢式樣方法（3）最小樣方數目的確定 樣方數目需根據群落類型、性質和結構而定。一般來講，取樣誤差與取樣數目的平方成反比，而且每個樣方中的平均個體數（或其他特征）也隨樣方數目的變化而變化。隨著樣方數目的增加，平均數的變化幅度逐漸減小。變化幅度小于允許幅度（如5%）時所對應的樣方數目即可認為是所需的樣方數。根據內蒙古草原的研究，對于種類組成和地上部分生物量等數量指標的調查，6個0.5m2(0.5m×1m)的樣方或4、5個1m2(1m×1m)的樣方均可獲得滿意的結果。（4）樣方配置方式的確定 傳統(tǒng)的樣方法是將各個樣方以一定方式間隔地設置在所需研究的群落中。這種配置方式的最大缺陷是分析結果受樣方大小的限制且不易反映不同空間尺度上的特征以及環(huán)境變化的相互關系。作為一種改進，可采用在樣地中設置由許多連續(xù)的小樣方（也稱相鄰樣方格子）組成的樣方或樣帶的方法來進行研究，這對空間格局分析尤其重要。小樣方的大小依群落類型和研究目的而定。一般草本植物群落可取0.1m×0.1m，灌叢群落可取2m×2m，森林群落可取5m×5m或更大。（二）植物群落數量特征的描述和測度 種類組成是群落的最基本特征。1.個體數量：密度與多度（1）密度(Density,D)

單位空間中某個物種個體數目的實測值。喬木、灌木和叢生草本一般以植株或株叢計數，根莖植物以地上枝條計數。利用樣方法計數密度時，一般以植物的根部是否位于樣方內為標準。 密度是一個平均數值，受種群空間分布格局的影響，在進行不同群落比較時應說明所用樣方的大小。多度和聚生度可以連用，如：

Cop3，soc——

很多且聚成大片；

Sp，gr——

不多但小塊聚生。（1）蓋度(Coverage,C)

蓋度指植物覆蓋的程度，它不僅在一定程度上反映了植物利用及影響環(huán)境的強度，尤其是植物光合作用的情況以及與其他物種的相互關系（如枝葉的競爭等），而且與植物的多度、頻度、生活型等重要特征有關，因此是植物群落的一個十分重要的生態(tài)學指標。蓋度又可分為投影蓋度和基蓋度兩種。①投影蓋度②基蓋度測定蓋度的方法很多，大致可分為目測估計和定量測定兩大類。 目測估計是在粗略的野外調查中經常采用的方法。根據目測結果，將物種的蓋度劃分為不同的蓋度等級，常用的如Bruan-Blanquet5級制。1級：<5%；2級：6%-25%，3級：26%-50%；4級：51%-75%，5級：76-100%。對于草本植物的投影蓋度，除可直接目測估計外，還可用網格法進行估計，即將預先制成的一定面積的網格放置在樣方上，目測估計落在草叢上的網格數。若樣地內蓋度變化幅度很大，則需先將樣地按植被程度劃分為不同區(qū)域，分別估計各小區(qū)的蓋度，然后再按小區(qū)所樣地比重計算蓋度的加權平均值。（1）蓋度（總蓋度、層蓋度、種蓋度）

群落總蓋度是指一定樣地面積內原有生活著的植物覆蓋地面的百分率。如果全部覆蓋地面，其總蓋度為100。 種蓋度指各層中每個植物種所有個體的蓋度，一般可目測估計。蓋度很小的種，可略而不計，或記小于1%。。2.空間利用：蓋度與高度3.物質生產和積累：重量與體積4.在群落中水平分布狀況：頻度頻度=某種植物出現的樣方數/樣方總數×1005.綜合指標：重要值與綜合優(yōu)勢比重要值=相對密度+相對基蓋度（相對優(yōu)勢度）+相對頻度綜合優(yōu)勢比=（密度比+蓋度比+頻度比+高度比+重量比）×100%三、實驗材料和設備樣方框，測繩（或皮卷尺），鋼卷尺，方格紙，計算器，鉛筆，橡皮，十字架（邊長1m），細鐵針，記錄表格，野外調查表格，剪刀，塑料袋，信封，標簽，鐵鍬、鏟刀，白布口袋，多種孔徑的土壤篩，鑷子，坡度儀或水平儀，電子天平，電熱烘干箱等。四、實驗步驟1.選擇樣地

根據不同地區(qū)的特點，選取適宜的自然群落（如草原、森林、灌叢、濕地等）進行調查。 選擇的樣地應當能夠代表群落的基本特征，因此應選在群落的典型地段（群落交錯區(qū)調查除外），而且應有足夠大的面積。（2）群落總體特征。 包括植被類型，群落外貌、季相、成層現象和水平鑲嵌現象等。（3）定量調查植物群落的數量特征，并將調查結果記錄在野外調查表中（表1）。對于不能準確鑒定的植物，應仔細記錄植物編號，將標本帶回室內進一步檢索鑒定。在測定其他數量特征后，用直接收割法測定草本植物群落地上部分的生物量。要求將樣方內的植物齊地面剪下（注意盡量從地上部與根的交界處剪斷，保持禾本科植物的各個分蘗連在一起，以便進一步鑒定和準確測定地上部分的生物量），按種分裝入塑料袋中，寫好標簽，稱量鮮重。 由于通過本實驗獲得的資料將被用于計算物種的重要值或綜合優(yōu)勢比，以及進行后續(xù)實驗的排序和聚類分析，因此必須取得確切的數據，盡可能地將立體空間的形象數據化。

利用樣方法調查得到的數據便于進行數量統(tǒng)計，對密度和重量兩項數量指標的測定方便可靠。但頻度的測定受樣方大小影響很大，對蓋度（尤其是草本植物蓋度）的測定往往也不如其他方法（如樣線法和點樣法）客觀。在草本植物群落調查中，尤其當草叢較密時，不同種的蓋度不易確定，密度的測定也有困難?，F作為一種學習，一律用樣方法進行調查測定。 對于濕地植被調查，還需采集土壤樣品進行進一步的分析（如土壤含水量、pH、鹽堿度、總有機質、總氮、總磷等）。至少應該采集土壤樣品帶回室內測定土壤含水量。4.室內測定 主要包括：（1）植物標本的進一步檢索鑒定。（2）植物干重的測定。將帶回的生物量樣品裝入信封或紙袋中，及時置于干燥箱中65-80℃烘干至恒重（一般約需8-10h），測定干重。（3）土壤含水量的測定。 稱取土壤樣品10g置入已知重量的鋁盒中，放入干燥箱105℃烘干至恒重（一般約需6h），取出后放入干燥器內，一般冷卻20min即可稱重。令g0、g1和g2分別代表鋁盒重、鋁盒+濕樣重、鋁盒+烘干樣品重，利用下式計算土壤含水量（%）W（一般以烘干樣品重為基礎）。W（%）=g1-g2×100g2-g05.數據整理 將各小組獲得的植物群落數據按表