2022年森林生态学实习指导参考 .pdf
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1、森林生态学实习指导书林学专业和生物学专业适用李俊清牛树奎 刘艳红北京林业大学资源与环境学院2003年 5 月名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 43 页 - - - - - - - - - 2 目录第一部分种群数量和结构调查 . 4一、点法 . 41覆盖度 (COVERAGE) . 5 2频度 (FREQUENCY) . 5 二、距离法 . 51. 最近个体法( NEAREST INDIVIDUAL METHOD). 5 2. 最近邻居法 (NEAREST N
2、EIGHBOR METHOD) . 6 3. 随机对法 (RANDOM PAIRS METHOD) . 7 4. 点四分方法 (POINT-CENTERED QUARTER METHOD) . 7 三、样方 (QUADRAT)和样圆法( ROUND QUADRAT) . 71. 样方法( QUADRAT). 7 2样园法 (ROUND QUADRAT) . 8 3重要值计算(IMPORTANT VALUE) . 9 第二部分群落结构的调查 . 10一、最小面积调查 (MINIMUM AREA ) . 101植物群落的取样方法(SAMPLING METHOD OF COMMUNITY) . 10
3、 2. 一些群落类型的最小面积 . 12 二、多样性指数调查 (BIODIVERSITY INDEX) . 121SIMPSON 多样性指数 . 12 2SHANNON-WEAVER 多样性指数 . 13 3均匀性指数 (EVENNESS). 13 4多样性指数计算和分析 (CALCULATION OF BIODIVERSITIES) . 13 三、种群空间分布格局. 151外业调查 (FIELD WORK) . 15 2种群空间分布格局计算 (CALCULATION OF SPACE PATTERN) . 15 3举例 . 16 第三部分群落类型的调查 . 16一、群落类型调查方法. 161
4、群落类型的线路调查 (PRELIMINARY SURVEY OF COMMUNITY TYPE) . 16 二、群落类型的标准地调查. 191标准地调查项目( ITEMS OF STANDARD PLOT) . 19 2标准地调查方法( METHOD OF STANDARD PLAT INVENTORY) . 20 三、群落相似系数和特征种调查. 221种的确限度( LIMITED PRESENTATION) . 22 2群落相似系数( SIMILARITY OF COMMUNITY) . 22 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - -
5、- - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 43 页 - - - - - - - - - 3 第四部分群落外貌与动态的调查. 23一、群落的外貌调查 . 231生活性调查 (LIFE FORM) . 23 2生活性谱 (SPECTRUM) . 24 3. 生长型(GROWTH FORM). 24 4. 层片(SYNUSIA). 24 5. 成层现象 (VERTICAL DISTRIBUTION) . 25 二、群落的动态调查 (DYNAMICS OF COMMUNITY) . 251年龄结构 (AGE STRUCTURE) . 25 2森林更新、演替趋势调查(RE
6、GENERATION AND SUCCESSION) . 26 3郁闭度调查( CLOSENESS). 26 第五部分森林土壤剖面的调查方法. 27一、观察地点的选择和挖掘. 271地点选择 . 27 2剖面的挖掘 . 27 二、土壤剖面的观察与记载. 271观察点基本情况记载. 28 2土壤剖面形态记载 . 29 四、土壤标本和分析样品的采集. 311采集土盒标本 . 31 2采集分析样品分析样品. 31 第六部分实习报告或者研究论文. 38一、小组实习报告 . 381目的 . 38 2提纲 . 38 二、个人实习报告或者论文. 391选论文题目 . 39 2提纲 . 39 3报告或者论文的
7、要求. 40 附录实习工具、物品清单. 41名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共 43 页 - - - - - - - - - 4 第一部分种群数量和结构调查(Inventory of Population Size and Structure) 通常来说生态学的研究方法有三类:分别是观察、试验和模拟。第一种方法就是观察和记录自然环境下的有机体状况,有时也叫做野外观测,这里面的野外二字不一定要理解成是开阔的田间,或者林地,而应该理解成是对有机体自然状况的纪录:第
8、二种方法就是在野外做试验,找出有机体对周围环境变化的反映:第三种方法是把有机体放到人工控制的环境下,或者实验室的条件下。对于生态学研究来说,可能单独任何一种方法都是不全面的,常常需要几种方法同时应用,才能得出比较理想的结果。我们对于实习中所作的调查研究有如下要求,首先需要针对不同的目的设计不同的方法;调查的样地类型要有代表性,样方的大小满足群落和物种特性的要求;每种方法调查的数据都应该具有可重复性;结果都应该可以进行统计检验;数据分析符合统计要求,比如一片林地100 株,其中一株大母树胸径2 米,其余小树都不过10 公分;还有另外一片 100 株都是 12 公分,怎么看他们的平均胸径?所以,调
9、查的数据能够满足统计分析的要求十分重要。我们在下面要介绍几种生态学研究常用的方法,也是比较经典的方法,从对简单的对一个点的调查开始,逐渐介绍通过线和面的调查来取定种群的数量或者群落的组成。调查的时候根据需要,可以采取样地调查,也可以采取无样地调查。有调查工具的时候我们尽量使用,如皮尺、罗盘、海拔仪等,但是如果条件不允许,我们手头儿没有任何仪器的情况下,通过本次地实习也能了解一些使用的方法。一、点法该方法就是用一个个的调查点来确定群落中物种的盖度或者组成。对于一些没有明显主干的森林群落或者丛生的草本和灌木群落,要调查它们的密度时需要采取点法,通过调查每一类植物的相对数量,从而达到了解盖度、频度和
10、种类成分的目的。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页,共 43 页 - - - - - - - - - 5 1覆盖度 (Coverage) 覆盖度的具体调查方法是: 准备一根竹扦或者铁钎 (通称钎子),钎子的直径越细越好,理论上应改没有直径。调查时在群落内随机确定一个起始点,随机或者每隔一定距离把钎子垂直插入土壤,然后查数碰到钎子上的植物叶片或者灌木的枝茎的数量,重复调查多个样点,然后按着下面的公式具体计算覆盖度。植物 A 的覆盖度( %)为:100 钎子碰到植物
11、A(至少一次)的次数 /钎子碰到所有植物的总数。2频度 (Frequency) 频度的调查方法与覆盖度相似,不同之处只是在查数碰到钎子上的植物叶片或者灌木的枝茎时,同种植物只要是碰到钎子上,在一个样点上无论有多少个碰上了钎子都只算一次,重复调查多个样点的数量,然后按着下面的公式具体计算频度。植物 A 的频度( %)为:100 钎子碰到植物 A 的次数- 所有样点的总数。二、距离法(Distance Method or Plotless Method )距离法也叫线法,是沿着一条固定的线路,调查各种群落参数,如某种林木的优势度,树高,株树等。在人们的长期野外调查中,总结出很多方便实用的以距离为基
12、础的调查方法,这就是距离法。就是用各种线路和长度来确定植物间的距离和组成成分,它比点法更精缺,尤其是距离的测量,可以根据不同的目的,量测不同的指标,下面介绍几种距离法的调查方法。1. 最近个体法( Nearest Individual Method )在群落内首先确定随机点, 并以每一个随机点为中心, 记录距离该随机点最近一株植物树的距离(林木还可以记录胸径和树高)。注意每一个随机点只测定一株植物,所名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页,共 43 页 - - - -
13、 - - - - - 6 有植物或者树木的所有距离加和平均,得出平均距离,那么每公顷的密度就如下公式:10 000 密度(株/hm2)= 2(平均距离,单位是米)2其中 2 是参数。点线距离-O 随机点最近个体P 最近个体法P 点线距离P 最近个体P P 点-四分法P 二树间距离-O P 最近邻居法P 二树间距离P 随机对法2. 最近邻居法 (Nearest Neighbor Method) 首先确定随机点和离随机点最近的植物,然后找到距离这个植物最临近的另外一株植物,量测这 2 株植物的距离,密度计算方法与上述相同, 只是参数不是 2, 而是 1.67。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下
14、载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页,共 43 页 - - - - - - - - - 7 3. 随机对法 (Random Pairs Method) 此法也要求在抽样地段内布设若干随机点,在每个点附近找到最靠近于该点的植株,即为第一株树,将点与第一株树连成一条直线, 再通过随机点做一条该连线的垂线,然后在垂线与第一株树相反的方向上找到距离第一株树最近的第二株树。记载该两株树的树种,树高,生长状况,覆盖面积以及两株树间的距离。密度计算方法同上,不过就是参数改称 0.8。4. 点四分方法(Point-Ce
15、ntered Quarter Method) 在欲调查的群落中布置若干随机点,并加以标记,这些点可随机布置在整个群落中或采取机械布点的办法。用罗盘仪把围绕各个点的面积分为四个等分或四个象限,于四个象限内找到离中心随机点(也称象限点)最近的个体,记载该个体的树种、胸高直径和点树间的距离。每个象限只测一株,因而每个样点共测4 株。10000 密度(株/hm2)=-(平均距离,单位是平方米)2其中参数是 1。外业调查时,在所要调查的林分中,每隔5-10米机械布点。在每个点上划分为四个象限,在每个象限中找距点最近的一颗树,记载树种名称,测定点树距离、胸径、树高,共计测定 30 个点,记入点 四分法调查
16、记录表。三、样方 (Quadrat) 和样圆法( Round Quadrat )该法也称为面法,就是在有一定大小的面积上来量测个体数量,从而确定某一物种在群落中的密度或者组成。为方便起见一般利用正方形、矩形或者圆形等容易计算面积的形状进行调查,不过针对不同的调查对象样方和样圆法的作用不一样。1. 样方法( Quadrat )该法分为连续样方法和间断样方法,连续样方法就是沿着一定的方向,确定一定的名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页,共 43 页 - - - - -
17、- - - - 8 宽度,然后以宽度为边长,在每一个正方形样方内,连续量测或者纪录。至于调查时记录的内容根据需要确定,比方说可以记录物种,数量,生长状况等等。间断样方法就是隔一个固定的距离打一个样方,然后两侧或者记录。该方法十分简单,所以常常同其它方法同时使用。2样园法 (Round Quadrat) (1)外业调查(Field Work) 准备一根长 1.5m 的竹杆或者木杆,在木杆的0.1, 0.2, 0.3, 0.5, 0.7, 1.0m 处分别刻上标记,在调查地点,向随机设置的方向投掷木杆,木杆落地后,0.0m 处即为样园的中心,将园心周围高度比到圆心距离大的那些幼树分别高度级记录在调
18、查表中,树高小于到圆心距离的幼树不纪录,正好相等者记半株。(2)内业计算( Calculate )请看下图:从图中可以看出, 当锥面与地面成45 倾角时,样园半径 R 与树高 H 相等,表明样园大小随树高而变化,因此样园面积S 为: S = R2 = H2,如果在 m 个样园中有 n1株H1高的幼树,则每个样园有H1高的幼树应为 n1/m,那么每公顷有 H1高的有树为 N110000 n1 10000 n1N1= = S m m H2名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8
19、 页,共 43 页 - - - - - - - - - 9 无边界样园方法调查表样园树高级 (m)1 0.1 0.2 0.3 0.5 0.7 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 4.0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 栎树1 1 1 3 6 6 11 8 11 4 4 杨树2 2 2 2 1 计算结果:栎树有幼树每公顷55927 株,杨树 1200 株。3重要值计算(Important Value )重要值是说明一个物种在群落中的重要程度的参数,它由三个指标组成:相对密度、相对频度和相对优势度。优势度表示某一种在群落中的下列性质: 地上部分所覆盖的面积 -郁闭度; 地上部分所占的体积
20、 -树种组成(如用断面积表示) ; 地上部分的重量 -生物量。测量方法:量测某种树冠的投影面积占全林总面积比例;另一种方法是量测某种的胸茎(地茎)总面积占全林所有树木胸茎(地茎)的总面积。频度是某种植物在群落中分布均匀程度称为频度。用测绳或皮尺在群落中设置若干条平行线,在线上间隔3-5 米等距设置 25个样方,调查灌木样方面积2 米 2 米,草本样方面积1 米 1 米。记载每种植物的名称(不能确定名称的采集标本)、株数、平均高度、生长状况、分布状况等,记入表格,这类表格包括下木(灌木、幼树、藤本)调查记载表和活地被物(草本、小灌木)调查记载表。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - -
21、- - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页,共 43 页 - - - - - - - - - 10 设样方为 i(i=1,2, ,25 ) ,每个样方出现的植物种为j(j=1,2, ,m ) ,下木(灌木、幼树、藤本)重要值计算表和草本植物重要值计算表中的数值分别由下式计算:(1)株数jijin125(2) 样方面积和 =4 25=100 (3)密度株数样方面积和jj/10000(4)相对密度密度密度jjjjm1100(5)盖度和盖度jijijin125(6)相对盖度盖度和盖度和jjjjm1100(7)频度出现样方数jj
22、25100(8)相对频度频度频度jjjjm1100(9)重要值相对密度相对盖度相对频度jjjj3第二部分群落结构的调查(Inventory of Community Structure)一、最小面积调查(Minimum Area ) 1植物群落的取样方法(Sampling Method of Community) 在做群落结构调查之前,通常是先做一个最小面积的调查,也就是说研究一下这名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页,共 43 页 - - - - - - - -
23、 - 11 个地区,能够反映群落基本特征的样方面积至少应该多大合适。我们把能够反映群落基本特征,包含群落绝大多数物种的最小样方面积称作最小面积或者叫做表现面积。这个表现面积的调查方法是采取逐渐增减面积了解物种变化规律的方法,具体如下图所示:1 2 4 6 3 5 7 通过成倍增加样方的面积,记载新种的数量来确定,具体见下表:样方号累计面积 (m2)种数新种数累计的新种数120555240449360431248053155100221761204219714032218160412291805123102003023累计的新种数05101520251累计面积(平方米)累计的新种数名师资料总结
24、- - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页,共 43 页 - - - - - - - - - 12 2. 一些群落类型的最小面积(Minimum Areas of Some Communities) 类型最小面积( m2)热带雨林1000-50 000 温带森林:乔木层林下植被200-500 50-200 温带干草原50-100 石楠灌丛10-25 湿地5-10 苔藓和地衣群落0.1-4 二、多样性指数调查(Biodiversity Index) 关于生物多样性指数的调查方法与前面介
25、绍的密度调查方法相似,因此,这里只介绍统计和计算方法。1Simpson 多样性指数从一个无限总体中随机抽出2 个,它们属于同一个种的概率:设种的总数是S, 第1 个种有 n1个个体,第 2 个种有 n2个个体, 所有 s中的总数是 N,所以, N= n1 + n2 +.ns. 假设这个概率为 ,则:i=1s ni(ni-1) = - N(N-1)式中 是总体优势度的度量, 值大总体中有的种占优势,值小则说明总体中的每个种个体数比较均匀。由于优势度多样性互补,可以认为,如 值小则群落有较大的多样性;如 值较大则群落种类成分单一。群落的多样性与优势度是互补的。即:Ds = 1-= 1 - i=1s
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