生态学专业野外实习修改.docx

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生态学专业野外实习修改

生态学专业

野外实习指导

生物科学技术学院生态科学系

2010年8月30日

实习内容一植物种群、群落及生物多样性的调查

一、实习目的

通过对研究地高等植物、低等植物、土壤动物、鸟类和兽类的调查和初步分析，了解研究地植物，动物，鸟类和兽类的种类、数量及生态分布，为进一步深入研究生态系统的结构和功能提供重要的基础资料，对调查地生物多样性的保护也具有一定的理论和实践意义。

二、实验仪器

GPS；皮尺；卷尺；绳索；75%的乙醇；双筒望远镜；植物标本夹；枝剪；小刀；植物采集记录本；手铲；标签

三、实验方法

1、植物调查方法

（1）取样方法

①样方法或样圆法：

样方的大小、形状和数目，主要取决于所研究群落的性质。

一般地，群落越复杂，样方面积越大。

通常草本群落的样方大小为1m2，较高的草本群落也有用4m2或更大的样方，灌木的样方大小通常为3m×3m、4m×4m甚至5m×5m，乔木的样方大小通常为100m2。

全部样方的总面积，应略大于群落的最小面积。

取样数目越多，取样误差越小。

样方在群落中的设置有随机设置、规则设置、主观设置（代表样地设置）等不同的方法。

随机设置样方（随机取样）是在群落中随机确定每一个样方。

可在群落中系统地设置一些点，编上1，2，3，……100等数字，然后随机地抽取其中的数字，以确定样方的位置。

规则取样即在群落中以一定的规则确定取样位置，如在群落中设置几条等距离的样线，然后在每一样线的相等间距设置样方。

主观取样即在认为有代表性的地段设置样方。

②样带法

为了研究环境变化较大的地方，以长方形作为样地面积，而且每个样地面积固定，宽度固定，几个样地按照一定的走向连接起来，就形成了样带。

样带的宽度在不同群落中是不同的，在草原地区10-20厘米左右，灌木林1-5米左右，森林10-30米。

有时，在一个环境异质性比较突出、群落也比较复杂多变的群落调查时，为了提高研究效率，可以沿一个方向、中间间隔一定的距离布设若干平行的样带，再在与此相垂直的方向，同样布设若干平行样带。

在样带纵横交叉的地方设立样方，并进行深入地调查分析。

③样线法

用一条绳索系于所要调查的群落中，调查在绳索一边或两边的植物种类和个体数。

样线长度一般不短于50米，样线数目不少于5-10条。

样线法一般适用于乔木、灌木、大型草木和稀疏分散的种类。

它省时省力，但准确性不如样地法。

样线法获得的数据在计算群落数量特征时，有其特有的计算方法。

它往往根据被样线所截的植物个体数目、面积等进行估算。

④无样地取样法

无样地法是不设立样方，而是建立中心轴线，标定距离，进行定点随机抽样。

比较常用的方法有有最近个体法、近邻法、随机成对法和中心点四分法。

2、样方面积的确定（种—面积曲线的编绘）

样方调查是野外生态学最常用的研究手段。

要进行样方调查，首先要确定样方面积。

样方面积一般应不小于群落的最小面积。

所谓最小面积，就是最少有这样大的空间，才能包含组成群落的大多数植物种类。

最小面积通常是根据种—面积曲线的绘制来确定的。

（1）一般说明

在拟研究群落中选择植物生长比较均匀的地方，用绳子圈定一块小的面积。

对于草本群落，最初的面积为10×10cm，对于森林群落则至少为5×5m。

登记这一面积中所有植物的种类。

然后，按照一定的顺序成倍扩大，每扩大一次，就登记新增加的植物种类。

开始，植物种类数随着面积扩大而迅速增加，逐步面积增加但数目降低，最后面积扩大时植物种类很少增加。

（2）样方面积扩大的方式

关于面积的扩大，用巢式样方法。

即在研究草本植被类型的植物种类特征时，所用样方面积最初为1/64平方米，之后依次为1/2，1，2，4，8，16，32，64，128，256，512平方米，依次记录相应面积中物种的数量。

把含样地总种数84%的面积作为群落最小面积。

顺序面积m2种类

11/64

21/32

31/16

41/8

51/4

61/2

71

82

94

108

1116

1232

1364

14128

15256

16……

将以上获得的结果，在坐标纸以面积为横坐标、种类数目为纵坐标作图，可以获得群落的最小面积。

（带手提的可用EXCELL作图）

3、生物多样性数据分析方法

物种多样性代表了群落组织水平和功能的基本特征，它通常包涵两种涵义：

（1）种的数目或丰富度， 即一个群落或生境中物种数目的多寡；

（2）种的均匀度， 即一个群落或生境中全部物种个体数目的分配状况，它反映的是各物种个体数目分配的均匀程度。

多样性指数是反映丰富度和均匀度的综合指标，生态学考察中较多使用的多样性指数有辛普森指数（Simpson'sindex）、香农-威纳（Shannon－Wiener）指数及均匀度指数。

1、辛普森多样性指数（Simpson'sdiversityindex）：

该指数假设，对无限大的群落随机取样，样本中两个不同种个体相遇的几率可认为是一种多样性的测度。

用公式表示为：

 式中，S为物种数目。

Pi为第i个种的个体数量。

2.香农-威纳指数（Shannon-Weinerindex）及均匀度：

该指数假设在无限大的群落中对个体随机取样，而且样本包含了群落中所有的物种，个体出现的机会即为多样性指数。

种信息量越大，不确定性也越大，因而多样性也就越高。

其计算公式为：

E=H/InS

式中：

H为香农指数；E为香纳均衡度指数；Pi为第i种个体数在全体物种个体数中所占的比例，如以个体数量而言，ni为第i个种的个体数量，N为总个体数量，则有Pi=ni/N；S为物种数目。

四、主要实习内容

1、植物调查

在对研究地全面踏查的基础上，确定一条围绕整个山体一周的横向路线，样地间隔约500m左右，再在每个以取样位置为正交中点的垂直于横向路线的纵向路线上取样1-3个，具体数目根据从山脚至山脊或山顶的相对高度来确定（海拔间隔约50m左右），但确保每个坡向的高、中、低海拔至少都有一个样地。

乔木层样方面积为10m×10m，共取样地40个。

用GPS记录样地位置、海拔等，将高度>3m，且胸径≥3cm的植物记为乔木层，对它们进行每木调查，记录种名、胸径、高度等，具体记录见表1-1、1-2、1-3。

在每个样地内随机取2个5m×5m灌木层样方，共80个；随机取4个1m×1m草本层样方，共160个。

灌木层和草本层样方记录种类、数量、高度、盖度等，层间植物归入灌木层和草本层，具体记录方法分别见表1-1、1-2、1-4、1-5。

2、兽类和鸟类调查

直接计数法。

使用双筒望远镜，按我们实习期间预定的路线，定点记录所观察到的鸟种类和数量。

3、实验数据记录

（1）物候期的记录

这是全年连续定时观察的指标，群落物候反映季相和外貌，故在一次性调查之中记录群落中个种植物的物候期仍有意义。

在草本群落调查中，则更显得重要。

物候期的划分和记录方法各种各样，有分五个物候期的，如营养期、花蕾期、开花期、结实期、休眠期。

经过专家们多年实践，发现以分为以下6个物候期记录为好：

1.营养期：

——或者不记；

2.花蕾期或抽穗期：

∨；

3.开花期或孢子期：

O（可再分：

初花?

；盛花O：

末花C）

4.结果期或结实期：

+（可再分：

初果┴；盛果+；末果┬）

5.落果期、落叶期或枯黄期：

﹌﹌（常绿落果﹌﹌）

6.休眠期或枯死期：

∧（一年生枯死者可记X）

如果某植物同时处于花蕾期、开花期、结实期，则选取一定面积，估计其一物候期达50%以上者记之，其它物候期记在括符中，例如开花期达50%以

上者，则记O（V，+）。

（2）生活力的记录

生活力又称生活强度或茂盛度。

这也是全年连续定时记录的指标。

一次性调查中只记录该种植物当时的生活力强弱，主要反映生态上的适应和竞争能力，不包括因物候原因而生活力变化者。

生活力一般分为3级：

强（或盛）：

●（营养生长良好，繁殖能力强，在群落中生长势很好）

中：

不记（中等或正常的生活力，即具有营养和繁殖能力，生长势一般）

弱（或衰）：

Ο（营养生长不良，繁殖很差或不能繁殖，生长势很不好）

（3）Raunklaer生活型类别及识别准则

（1）高位芽植物（Ph）：

①高位芽植物（Meg.Ph）：

高30米以上

常绿大高位芽植物（E.Meg.Ph）；落叶大高位芽植物（D.Meg.Ph）

②高位芽植物（Mes.Ph）：

高7.5（或8）—30米

常绿中高位芽植物（E.Mes.Ph），落叶中高位芽植物（D.Mes.Ph）

③小高位芽植物（Mic.Ph）：

高2—7.5（或）8米

常绿小高位芽植物（E.Mic.Ph），落叶小高位芽植物（D.Mic.Ph）

④矮高位芽植物（N.Ph）：

0.25—2米

常绿矮高位芽植物（E.N.Ph），落叶矮高位芽植物（D.N.Ph）

（2）地上芽植物（Ch）：

过冬芽位于地上0~25厘米处，例如高山的矮小垫状植物，干旱地区的矮小灌木及半灌木

（3）地面芽植物（H）：

过冬芽处于地面，地上部分一直枯死到土壤表面，地下部分都活着，芽常由枯叶所保护。

例如大部分多年生草本，多数蕨类植物，

冬枯的草质藤本地表附近植物等等。

（4）地下芽植物（G）：

过冬芽处于地下或水中。

如多年生的根茎、块茎、块根、鲜茎等地下芽植物，部分根茎的蕨类植物，决大部分的水生植物；个别草

质藤本植物等。

（5）一年生植物（T）：

种子过冬植物。

例如一年生植物，包括个别的二年生植物。

还有一些附加的编写代号：

阔叶的（B）、针叶的（N）、藤本的（L）、木质藤本（WL）、草质藤本（H.L）、附生的（E.P）、寄生的（P）等等。

（4）树高和干高的测量

具体参见测高仪施用说明。

（5）胸径和茎径的测量

胸径指树木的胸高直径大约指距地面1.3米处的树干直径。

严格的测量要用特别的轮尺（即大卡尺），在树干上交叉测两个数，取其平均值，因为树干有圆有扁，对于扁形的树干尤其要测两个数。

在地植物学调查中，一般采用钢卷尺测量即可，如果碰到扁树干，测后估一个平均数就可以了，但必须要株株实地测量。

如果碰到一株从根边萌发的大树，一个基干有3个萌干，则必须测量三个胸径，在记录时又用括弧划在一个植株上。

胸径2.5厘米以下的小乔木，一般在乔木层调查中都不必测量，应在灌木层中调查。

基径是指树干基部的直径，是计算显著度时必须要用的数据，测量时，也要用轮尺测两个数值后取其平均值。

一般用钢尺也可以。

一般树干直径的测量位置是距地面30厘米处。

同样必须实测。

（6）冠幅、冠径和丛径的测量

冠幅指树冠的幅度，专用于乔木调查时树木的测量，严格测量时要用皮尺，选通过树干在树下量树冠投影的长度，然后再通过树干与长度垂直量投影的树冠的宽度。

例如长度为4米，宽度为2米，则记录下此株树的冠幅为4×2米。

然而在地植物学调查中多用目测估计，估测时必须在树冠下来回走动，用手臂或脚步帮忙测量。

特别是那些树冠垂直的树，更要小心估测。

冠径和丛径均用于灌木层和草本层的调查，因为调查的样方面积不大，所以进行起来不会太困难。

测量冠径和丛径的目的在于对此群落中的各种灌木和草本植物的固化面积。

冠径指植冠的直径，用于不成丛的单株散生的植物种类，测量时以植物种为单位，选测一个平均大小（即中等大小）的植冠直径，如同测胸径一样，记一个数字即可，然后再选一株植冠最大和植株测量直径记下数字。

丛径指植物成丛生长的植冠直径，在矮小灌木和草本植物中各种丛生的情况较常见，故可以丛为单位测量共同种各丛的一般丛径和最大丛径。

（7）盖度（总盖度、层盖度、种盖度）的测量

群落总盖度是指一定样地面积内原有生活着的植物覆盖地面的百分率。

这包括乔木层、灌木层、草本层、苔