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第33章 植物群落调查基本方法

一、目的与要求

通过调查研究,对植物群落作综合分析,找出群落本身特征和生态环境的关系,以及各类群落之间的相互联系。

二、用品与材料

(1)测量仪器:指南针、经纬仪、气压高度表、测绳、计步器。

(2)调查测量设备:钢卷尺、剪刀、标本夹、采集杖、各种表格、记录本、标签。

(3)文具用品:彩笔、铅笔、橡皮、小刀、米尺、绘图薄、资料袋等。

(4)采集工具:铁铲、枝剪、土壤袋、标本夹、标本纸、放大镜、昆虫采集箱。

三、内容与方法

(一)样地的设置

1.取样数目

如果群落内部植物分布和结构都比较均一,则采用少数样地;如果群落结构复杂且变化较大、植物分布不规则时,则应提高取样数目。

2.取样技术

有无样地取样技术(指不规定面积的取样,如点四分法)和有样地取样技术[指有规定面积的取样,如样方法(最小面积调查法)、样线法]。

(1)样方法。

在一块样地上选定样点,将仪器放在样点的中心,水平向正北0°,东北45°,正东90°引方向线,量取相应的长度,则四点可构成所需大小的样方。

①样方的范围:选择具有代表性的小面积统计植物种类数目,并逐步向外围扩大,同时登记新发现的植物种类,直到基本不再增加新种类为止。

②面积扩大的方法。

其一,从中心向外逐步扩大法:通过中心点O作两条互相垂直的直线。在两条线上依次定出距离中心点的位置。将等距的四个点相连后即可得到不同面积的小样方。在这些小样地中统计植物种数。

其二,从一点向一侧逐步扩大法:通过原点作两条直角线为坐标轴。在线上依次取距离原点的不同位置,各自作坐标轴的垂线分别连成一定面积的小样地。统计植物种数。

其三,成倍扩大样地面积法:按照所示方法逐步扩大,每一级面积均为前一级面积的2倍。

记录方法:以面积大小为x轴,以种数为y轴,填入每次扩大面积后所调查的数值,并连成平滑曲线,则曲线上由陡变缓之处相对应的面积就是群落的最小面积。

植物群落调查所用的最适样方大小:乔木层惯用样方大小为10×10~40×50 m 2,灌木层为4×4~10×10 m 2,草本层为1×1~3×3.3 m 2.

样方数目:乔木2个;灌木3个;草本5个。

(2)样线法。

①样线的设置:主观选定一块代表地段,并在该地段的一侧设一条线(基线)。然后沿基线用随机或系统取样选出待测点(起点)。沿起点分别布线进行调查。

②样线的长度和取样数目:草本,6条10 m样线;灌木,10条30 m样线;乔木,10条50 m样线。

③样线的记录:在样线两侧0.5 m范围内记录每种植物的个体数(N)。

(3)四分法(中心点四分法,中点象限法)。

①样点选定:在选定调查地块之后,在调查地块内随机布点(样点)。每个调查地段的取样点理论值至少要20个点。

②建立象限:将事先准备好的“十字架”中心点与任一样点重合。在地面上构成四个象限。

③测定方法:在每一象限内找到最靠近中心点的个体。

(二)植物群落调查指标的测定方法

1.测定盖度

盖度=(一个种的密度/所有种的密度)×100

2.测定频度

频度是指某一种植物所出现的样方数占总样方数的百分率。

频度=出现该种的样方数/样方总数×100

3.生物量的测定

方法:直接收割法。直接将植物体地上枝叶及繁殖器官全部割下来测定鲜重和干重(烘干或晒干)。

4.蓄积量

(1)草本植物:蓄积量的计算公式

W=d·F·S

式中:W为总蓄积量;d为单位面积上植物可利用部位的生物量;F为植物的频度;S为草本植物种群分布面积。

(2)木本植物:蓄积量的测定较为困难,一般须应用航空相片进行抽样调查,再采用比估计法和回归估测来完成。

5.测定多度

多度是指单位面积(样方)上某个种的全部个体数。通常采用的多度等级制表示,习惯用的符号是:

背景化(Soc):植物地上部分的郁闭形成背景。

多(Cop):植物生长很好,个体数目很多,但未达到背景化。

稀疏(Sp):植物数量不多,稀疏散生。

零落(Sol):植物的个体很稀少。

计算公式:

M=1/D=R/q

式中:M为多度;D为密度;R为统计样方总数;q为在样地内所调查到的某种特定种的平均个体数。

(三)植物群落的观察步骤和方法

1.全况了解

首先应该熟悉典型地段的植物群落概况,包括组成特征及其所属分类系统,然后根据植物群落调查的要求,确定相宜的调查范围。

2.确定调查范围

依据小范围差异,确定具有代表性的群落界限进行观察。如在木本植物群落中,可以有针叶林、针阔混交林或阔叶林等;在草本植物群落中,可以有干草地、草地、高山草地等。

注:

(1)选定的典型群落,必须具有该群落的代表特征(如科属外貌和生态结构等)。

(2)在草地植物群落中,一般总覆盖度应在70%左右,不宜选择过疏或过密的地方。

(3)进行野生果林群落调查时,所选择的标准地必须成片;如果是零星小块者,虽优势植物显著也不宜选用。

(4)地形特殊的,如溪边、河边、局部低洼地,均不宜作为标准地。

3.观察要点

(1)木本植物群落:应记载组成群落的种类及其密度、各层平均高度、总郁闭度、分层郁闭度、优势种的主要生长指标,木本植物的种类及其生长情况等。

(2)草本植物群落:应记载总盖度、纯盖度、分层高度及各层的优势种类。如果可以划出个别的群聚,最好能够记明群聚和不同环境的关系。

(3)荒漠植物群落:应记载灌木及其他旱生植物的优势种类。由于这类群落的生态因素比较特殊,在观察中应特别注意生活力的反应;同时,对于苔藓和地被的生长情况,也应该进行厚度和季相的观察。

4.环境条件调查

(1)地理位置。

(2)地形条件:海拔高度、坡向、坡度位置、地形起伏、侵蚀状况。

(3)土壤条件:土壤类型、各层厚度、煤质。

(4)人类影响:砍伐、栽培、开垦、放牧、火灾等方面的强度、持续时间和频度(可通过访问调查获取)。

(5)其他:群落内外风速、气温、相对湿度、光照强度等。

5.群落类型调查

一般情况下,群落可分为以下四类:

(1)木本群落门:又分常绿木本群落、阔叶常绿木本群落、针叶常绿木本群落等。

(2)草本群落门:又分为陆生草本群落、水生草本群落。

(3)荒漠群落门:又分为干荒漠群落、寒荒漠群落、海滨荒漠群落等。

(4)悬浮植物群落门:又分为水生悬浮植物群落、土壤悬浮植物群落、空中悬浮植物群落等。

6.植物群落调查的主要记载项目

(1)群丛名称:是代表植物群落的优势组合,如果仅出现于一定群落的群丛,则应对该群丛设置3个不同的样方,分别记载。

(2)群落大小:主要记录其分布面积。

(3)群丛分层:记录这一群丛的层次及各层高度。一般常用“T”代表乔木,“S”代表灌木,“H”代表草本,“G”代表苔藓地被植物。

(4)所属层级:记录某种植物在群丛内出现的层次,并记录构成该层的优势种。

(5)盖度。

(6)多度。

(7)频度。

(8)生活强度:根据群落的演替特征,说明某种植物的生活力。记录标准,可按短生型、过渡型、更新型及茂盛型等类表明。

(9)物候相:按照年周期的季相,记录物候特征。

(10)地理位置。

(11)地形特征。

(12)地质情况:记录地质年代、露头岩石种类及岩石风化情况。

(13)土壤情况。

(14)水分状况:记录地下水位及地表水分状况。

(15)周围环境:记录植物生活环境情况及其他植被类型等。

(16)指示特征:简明分析生态因素、光照、水分、温度、土壤等的反应。

(四)植物种群特征调查

1.种群的年龄调查

(1)年龄结构调查。

种群的年龄结构是种群内不同年龄的个体的分布或组配情况。

①同龄:一年生植物种群的年龄结构通常是同龄的。

②异龄:多年生种群的年龄通常是异龄的。

(2)调查种群的年龄比率调查。

①增长型种群:指幼年个体占总体百分比很大、老年个体百分比很小、处于继续发展和扩大状态的种群。

②稳定型种群:指老年和幼年个体数比例近于相等、处于稳定状态的种群。

③衰退型种群:指幼年个体较少、老龄个体较多、处于逐渐衰退的状态的种群。

(3)种群调查指标。

种群年龄结构的调查是一项困难极大的工作,主要是植物的具体年龄不容易识别。通常可参考以下项目作为调查指标:

①有生活能力的种子(果实)或能传播的营养繁殖体在单位面积土壤上的数量。

②幼苗个体数。

③少龄个体数。

④青年个体数。

⑤壮年营养体个体数。

⑥生殖期个体数。

⑦处于生殖期结束后的生长期个体数。

⑧以根茎或其他地下休眠器官形式处于强迫休眠状态下的个体数。

这种划分方法,是依据个体在年龄上和生活状态上的差异相联系而划分的,称为物候期组成划分法。

2.种群的性比结构

种群的性比结构是指一个雌雄异株植物种群的所有个体或某个年龄级别个体中雌株与雄株个体数目的比例。它是种群结构的一个重要因素,对于雌雄异株种群发展具有很大影响。生态群落中性比结构严重失调的植物是渐趋灭绝的种类。

S(性比)=(M/F)×100

式中:M为雄性个体数;F为雌性个体数。

3.种群的数量特征的调查

种群数量特征调查的定量参数:①密度;②盖度;③频度;④生物量。

填充题:本次调查采用________________________调查方法。该调查地段的各项目填写如下:

(五)实验总结

1.整理

系统整理调查所得到的各种原始材料和采集的各类样品与标本。

2.调查报告的撰写

(1)提纲。

前言:①调查的目的和任务;②调查的范围(地理位置、行政区域、总面积);③调查工作的组织与工作过程;④调查的内容和完成结果的简要概述。

(2)调查地区的社会情况:①调查地区的人口与劳动力;②人们的生活水平;③有关生产单位的组织状况和经营体制。

(3)调查地区的自然条件:①气候;②地形;③土壤;④植被。

(4)调查地区植物名录(要求比较翔实):所调查植物的学名、俗名(汉语名、民族译名)、科名、用途、利用部位、生态习性、地理分布、形态特征等。

(5)调查成果及评价:按植物分类原则,分别论述食用,药用,工业原料用,保护环境用及种质资源植物的种类、数量、蓄积量和利用量。

(6)资源综合评价:①种类情况;②用途情况;③开发利用的前途及存在的问题。

(7)调查工作评价:针对调查结果的准确性、代表性进行分析,得出结论,对调查工作中存在的问题,今后要补充进行的工作,也要明确提出。

(六)植物群落调查工作的注意事项

(1)表格上的种的名称、来源、产地等,必须记录清楚,以备查询。

(2)在进行重点调查时,种类数目、特征、栽培历史、技术经验等,均应一一顾及,不能遗漏任何一个种。

(3)调查时,应注意自然环境的变化对物种物候期及生长发育的影响,必须把种类特性、栽培技术、自然环境等因素结合起来。

(4)每调查一个种,都应注意选定丰产母株,仔细观察记载其特征、特性、栽培技术、立地条件,以备将来采集繁殖材料,进行生产推广。

(5)调查中应随时注意新种、变种、芽条变异等,并加以记载和收集。

(6)调查的植株,应选择在盛果期而有代表性的植株。幼苗、衰老植株、病虫植株不宜记载。

(7)调查用的表格,主要记载特别重要的特征、特性。记载时,应以品质、产量、贮藏力、各种抗性以及栽培技术和对环境条件的要求等为重点;在形态方面,主要记载重要的外部特征。

(8)调查时,每种应采集枝、叶、花的标本各4份,大型果实标本20个,小型果实标本45个,并进行登记编号、拍摄照片。

(9)调查资料应以地区为界,采取边调查、边整理、边分析、边总结的工作方法,不可拖延、积压和遗漏。

(10)调查时,除长期驻点调查外,一般季节性调查,应在开花期及果实成熟期中分别进行。

(11)调查时,最好就地绘制果实、叶片图样(要求与实物同大),同时摄取果实照片(2寸大,正面剖面)。

四、作业与综合题

1.根据调查结果撰写实验报告。

2.试设计一份完整的植物群落调查方案。

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