实验2植物群落数量特征的调查.ppt
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1、基础生态学实验,淮阴师范学院生科院,实验二、植物群落数量特征的调查,一、目的和意义,1. 学习利用样方法进行植物群落数量特征的野外调查。 2. 掌握对群落中物种的相对重要性进行综合评价的方法。 3. 加深对调查地区植物群落的种类组成特征、分布规律及其环境的相互关系的认识。 4. 提高从事生态学野外调查工作的能力。,二、一般原理,(一)取样方法 群落调查是群落生态学研究的一项重要的基础工作。在进行群落调查时,由于人力、物力和时间的限制,一般只能抽取其中的一部分作为样本来获取数据并进行分析,进而推断群落总体的特征,这个过程称为“取样(sampling)”。为了既保证取样研究的结果能够反映群落总体的
2、特征,又使取样所花费的人力,物力和时间尽可能少,选择合适的取样方法是至关重要的。,1. 取样方法类型 依据样地设置方式的不同,可将取样方法分为两大类型: (1)主观取样法 即根据调查者的主观判断,认为选择能代表群落特征的“典型”样地进行调查。其优点是简便迅速、省时省力,对于有经验的调查者有时可获得很有价值的结果,尤其在大范围路线调查中常常被采用。但是,该方法不能对调查得到的估计量进行显著性测验,无法确定其置信区间和预测可靠程度,因此受到统计学家的质疑。,(2)客观取样法(随机取样法) 包括简单随机取样、系统取样和分层取样。在利用本方法时,每个样地被抽取的概率是已知的,因此可以计算估计量的置信区
3、间。明确知道样本代表性的可靠程度。客观取样是生态学研究中普遍采用的方法。 当具体进行野外调查时,可根据研究目的和研究对象的特点选择不同的取样方法。当对研究对象的性质不了解时,最好能比较几种取样方法的效果,然后确定最佳方法。 样地设置确定之后,还需要进一步确定在样地中获取数据的方法。有若干技术可以用于定量研究陆生植物群落的组成和结构特征,其中样方法应用最为广泛。,2. 样方法 样方法是依据一定的样地设置方式,在所需研究的群落类型中确定若干一定面积的样地作为整个研究区域的代表,然后对各个样地进行详细调查,以样地调查结果估算群落总体。 利用样方法获得的研究结果是否能够客观反映群落的特征,与样方的形状
4、、大小、数量和空间配置等有密切的关系,(1)样方形状的确定 样方可以有多种形状,最常用的是方形样方。方形样方的周长与面积比较小,因而边际影响的误差较小。圆形样方(即样圆)的周长与面积比更小,但在森林和灌丛中设置圆形样方困难。长方形样方受到的边际影响较正方形样方大,但一些研究表明长方形样方较同样数目同样面积的正方形样方可以包括群落中更多的变异,因此能更好地进行植被组成的分析。在设置长方形样方时,最好使样方的长轴方向与环境梯度的方向平行,以便更好地反映环境梯度变化对群落特征的影响。,(2)最小样方面积的确定 样方大小的确定,首先需要考虑群落的类型、优势种的生活型以及植被种类组成的均匀性等,一般应略
5、大于群落最小面积即群落中大多数种类都能出现的最小样方面积。常由种-面积曲线来确定群落最小面积,具体方法为:首先确定一个小样方,统计其物种数;随后按照一定方式使样方面积逐次扩大,逐一统计新增加的物种数,直到基本不再增加新物种为止。以种类数为纵坐标,样方面积为横坐标,绘制种-面积曲线(图1)。,常用的判断方法有3种: 将曲线由陡变缓的转折点所对应的样方面积视为最小群落面积; 由于转折点的位置与两个坐标轴刻度的比例大小有关,因此有学者提出应将样方面积扩大10%而种数不超过10%作为确定最小样方面积的标准,而当面积增加10%而种类仅增加5%时,可获得最小面积的较保守值; 将包含群落总种数84%的面积作
6、为群落最小面积。,样方面积的扩大有多种方法,目前最常用的是巢式样方法(图2),图2 巢式样方法,法国学者将巢式样方法标准化用于研究世界各地不同植被类型的种类数目特征。所采用的样方面积依次为1/64m2 (0.125m0.125m)、1/32m2 (0.125m0.25m)、1/16m2 (0.25m0.25m)、1/8m2 (0.25m0.5m)、1/4m2 (0.5m0.5m)、1/2m2 (0.5m1m)、1m2 (1m1m)、2m2 (1m2m)、512m2等。 根据大量的研究结果,不同群落类型的最小面积大致为:地衣群落0.1-0.4m2,苔藓群落1-4m2,草本植物群落1/2-4m2(
7、常用1m2),灌丛群落4-16m2,(常用5m5m),北方森林需100-400m2(常用10m10m),热带雨林则需要1000-2000m2以上,,(3)最小样方数目的确定 样方数目需根据群落类型、性质和结构而定。一般来讲,取样误差与取样数目的平方成反比,而且每个样方中的平均个体数(或其他特征)也随样方数目的变化而变化。随着样方数目的增加,平均数的变化幅度逐渐减小。变化幅度小于允许幅度(如5%)时所对应的样方数目即可认为是所需的样方数。 根据内蒙古草原的研究,对于种类组成和地上部分生物量等数量指标的调查,6个0.5m2 (0.5m1m)的样方或4、5个1m2 (1m1m)的样方均可获得满意的结
8、果。,(4)样方配置方式的确定 传统的样方法是将各个样方以一定方式间隔地设置在所需研究的群落中。这种配置方式的最大缺陷是分析结果受样方大小的限制且不易反映不同空间尺度上的特征以及环境变化的相互关系。作为一种改进,可采用在样地中设置由许多连续的小样方(也称相邻样方格子)组成的样方或样带的方法来进行研究,这对空间格局分析尤其重要。小样方的大小依群落类型和研究目的而定。一般草本植物群落可取0.1m0.1m,灌丛群落可取2m2m,森林群落可取5m5m或更大。,(二)植物群落数量特征的描述和测度 种类组成是群落的最基本特征。,1. 个体数量:密度与多度 (1)密度 (Density, D) 单位空间中某
9、个物种个体数目的实测值。乔木、灌木和丛生草本一般以植株或株丛计数,根茎植物以地上枝条计数。利用样方法计数密度时,一般以植物的根部是否位于样方内为标准。 密度是一个平均数值,受种群空间分布格局的影响,在进行不同群落比较时应说明所用样方的大小。,(2)多度 (Abundance, A) 按预先确定的数量等级来目测估计单位面积上植物个体的相对多少。 其中以德氏多度最为常用,是Drude首先应用而得名。这一多度概念源于欧洲,以后为苏联学派采用。我国自苏联引入,现已不多用。 有6个多度级和2个聚生度级,均以植物种为单位,乔、灌、草分层估测。 多度级:Cop3 很多 Cop2 多 Cop1 尚多 Sp 不
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