蓁山针阔混交林的群落结构与类型研究.docx
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蓁山针阔混交林的群落结构与类型研究
普通生态学
实验报告
蓁山针阔混交林的群落结构与类型研究
班级：
生物科学1202
组别：
四组
报告完成日期：
2014，7.16
普通生态学实验
实验七森林群落调查分析
实验八草地群落调查分析
实验九物种多样性分析
实验类型：
综合型
实验目的：
初步掌握植物群落结构、多样性、生物量及群落分类的野外调查与分析
研究目的与意义：
1.通过常用的物种多样性指数及其测度方法的分析比较，了解各类指数的特点和生态学意义；熟悉和掌握最常用的物种多样性指数的计算方法；了解物种多样性指数在比较群落性质时存在的问题，认识在使用物种多样性指数分析群落时，如何解决可比性问题。
2.掌握群落各种数量特征的测定方法，加深对群落基本特征的理解；了解分析群落空间、时间结构的方法；通过对数据的整理达到识别群落的目的。
调查区域基本情况：
烟台蓁山属山东半岛北部黄海沿岸丘陵，气候类型为暖温带季风型大陆性气候，年降水量为740.3mm，年均气温12℃。
土壤为棕壤，成土母质为花岗岩，土层在海拔200m以下较厚，但含砾石量较大；200m以上有基岩出露。
山体沿多方向延伸，形成多种小生境。
本区域属于暖温带落叶阔叶林区域，由于人类活动频繁，原始植被早已无存，大部分是以人工栽培的刺槐、黑松为主的次生针阔叶混交林。
调查日期：
2014年6月21日
报告编写人员及其分工：
群落的种类结构
研究方法：
1、森林群落
选3个5m×5m的样方，逐株登记乔木，记录其名称、高度（㎝）、冠幅（㎝）、胸径（㎝）、基径（㎝）；对样方中的灌木丛逐株或逐丛登记，记录其名称、高度（㎝）、冠幅（cm）、活枝条数、死枝条数、物候期、生物量鲜重（g）
2、草地群落
在上述样方中取9个1m×1m的样方，登记样方中的草本植物的植物名称、平均高度（cm）、从幅（cm）、株丛数、幼苗数、盖度（%）、物候期、生活力、重量（g）
1列出群落植物名录及其相关信息，如：
调查地植物种类名录
种名
Raunkiaer
生活型
体态生活型
科
龙常草DiarrhenamanshuricaMaxim.
地面芽植物
丛生禾草及莎草
禾本科
刺楸Kalopanaxseptemlobus（Thunb.）Koidz.
地上芽植物
灌木
五加科
扁担木Grewiabilobavar.parviflora
地上芽植物
灌木
椴树科
山合欢Albizziakalkora（Roxb.）Prain
地上芽植物
灌木
豆科
刺槐BlackLocust
高位芽植物
乔木
豆科（蝶形花科）
茜草RubiacordifoliaLinn.
地上芽植物
攀援草本
茜草科
披针叶苔草CarexlanceolataBoott
地下芽植物
根茎禾草及莎草
莎草科
酸膜叶蓼Polygonumlapathifolium
地面芽植物
茎直立草本植物
蓼科
2科属分析
统计调查地各科的植物种数，将其按所含种数的多少及比例列表排序（仅1种的不必单列），分析总体和草本层科的分布情况。
科分析
科名
种数
科名
种数
科名
种数
禾本科
1
五加科
1
椴树科
1
豆科
2
茜草科
1
蓼科
1
属分析
属名
种数
属名
种数
属名
种数
龙常草属
1
刺楸属
1
扁担杆属
1
合欢属
1
刺槐属
1
茜草属
1
苔草属
1
蓼属
1
3群落生活型谱
群落生活型谱，即各生活型的植物种数所占比例及其在群落中的地位。
生活型主要有二类系统：
（1）Raunkiaer生活型系统以越冬芽的位置来区分，有高位芽植物（Ph）、地上芽植物（Ch）、地面芽植物（H）、地下芽植物（G）、一年生植物（T）
（2）《中国植被》中的体态生活型系统：
包括乔木、灌木、半灌木、多年生草本（其中又分为丛生禾草及莎草、根茎禾草及莎草和杂类草）、一二年生植物等。
将本组样方调查的全部植物种类作为一个单元，统计出各生活型的种数比例，做出二种生活型谱（列表或作图）。
Raunkiaer生活型分析：
根据Raunkiaer生活型谱，说明哪类生活型植物占优势，并根据生态理论课所述的相关理论分析这个生活型谱形成的可能原因。
Raunkiaer生活型谱
高位芽植物
地上芽植物
地面芽植物
地下芽植物
一年生植物
合计
种数％
25%
12.5%
25%
12.5%
25%
100%
体态生活型谱
常绿乔木
落叶乔木
灌木
半灌木
跨层植物
多年生草本
一、二年生植物
合计
丛生禾草及莎草
根茎禾草及莎草
杂类草
种数％
0
50
12
0
12
12
12
13
78
189
4层片结构分析
层片（synusia）植物群落结构的一种基本单位，由相同生活型或相似生态要求的种组成。
群落的层片结构主要指群落按生活型划分的层片分布。
以体态生活型为主，首先确定群落都有哪些层片，如常绿针叶乔木层片、丛生禾草与莎草层片等，优势种所归属的生活型为优势层片，其它分别为伴生层片或偶见层片。
还可通过层片结构分析该群落植物对环境资源利用情况及环境的稳定状况。
常绿针叶乔木层
蓁山植被覆盖类型为温带季风典型物种层片，刺槐，扁担木，山合欢等落叶乔木，其中，北美洲的规化种刺槐为主要优势种。
丛生禾草
山东半岛地区丛生禾草植物为披针叶苔草和龙常草，还有一部分的辟地植物，蓁山主要禾本科植物为龙常草。
莎草层片
莎草科植物为蓁山主要地表植物，披针叶苔草为优势种。
结论总结：
蓁山位于烟台鲁东大学校区，人为因素为主要影响植被类型的因素，特别是2014年入春以来，烟台地区降水较少，火灾隐患变大。
2014年4月24日，蓁山发生火灾，过火面积较大，植物资源收到较大的破坏。
由于物种的丰富度较高，因此环境的稳定性相对较高。
5重要值与群落命名
重要值是反映植物种在群落中地位的一种综合性指标，当调查样地数量较少时，可直接用重要值的排序来确定群落的建群种、优势种并为群落定名。
当调查样地数量较多时，可用该值作为标准值来进行数量分类与排序。
还可用之进行群落生物多样性分析。
分析时以样方为单元，森林群落要分层（乔木层、灌木层、草本层，乔木（幼苗胸径小于5cm）归入灌木层）统计、计算（各层分别排序）。
首先统计出样方内各种的相对值：
相对密度＝（样方内某种植物的株（丛）数/样方内全部植物的株（丛）数）×100
相对优势度=（样方内某种乔木的基断面积/样方内全部乔木的基断面积总和）×100
相对盖度＝（样方内某种植物的盖度/样方内全部植物的盖度总和）×100
相对频度＝（某种植物的频度/全部植物的频度总和）×100
频度：
某种植物在所有同尺度样方中的出现率，单位%
相对重量＝（样方内某种植物的重量/样方内全部植物的重量总和）×100
高度比＝（样方内某种植物的高度/样方内最高植物的高度）×100
重要值（IV）＝相对密度+相对优势度+高度比用于乔木层
或（IV）＝相对密度+相对盖度+相对频度用于草本层
或（IV）＝相对密度+相对盖度+高度比用于灌木层
重要值得出后，可根据其大小，排出各种的重要值序（森林群落要乔木层、灌木层与草本层分别排），根据重要值序确定各植物种在群落中的地位。
即：
建群种：
重要值序为1的种；森林群落为乔木层重要值序第1位的植物
优势种：
建群种及重要值与建群种接近，重要值序为2、3的种，森林群落为乔木层重要值序第2位和与第2位重要值很接近排于第3位的植物，或灌木层重要值序第1位、第2位和与第2位重要值很接近排于第3位的植物
常见（伴生种）种：
不属上二类，但频度大于40的种
偶见种：
频度小于30的种
在分析和列举植物种时，应注意在同一地位群体中，尽量将同科和同属植物放在一起。
群落类型命名（群丛级）：
建群种+优势种（重要值序为2）+优势种（重要值序为3）群丛。
如龙常草+荻+白莲蒿群丛，其中生活型不同的植物之间用“-”相连，如刺槐-龙常草群丛。
森林群落群落重要值分析：
乔木层：
刺槐
项目
相对密度
相对优势度
高度比
样方一
11.59%
1
77.16%
样方二
2.17%
1
1
样方三
10.34
1
1
414san_________________________________________________________________________________________________________________________灌木层；
样方项目
物种
高度比%
相对密度%
相对盖度%
重要值%
样方一
刺楸
18.14
13.73
77.8
109.67
样方二
小扁担木
14.29
8.33
0.37
22.99
扁担木
21.51
25
66.84
113.35
山合欢
13.1
8.33
32.79
54.22
样方三
小扁担木
10.04
4.55
1.73
16.32
由重要值可得：
扁担木，刺楸，山合欢为三个样方中的灌木优势种。
草本层：
样方项目
物种
高度比%
相对密度%
相对频度%
相对重量%
相对盖度%
重要值%
样方一
龙常草
91.2
81.25
50
98.14
97.01
228.26
茜草
100
6.25
16.67
100
0.75
23.67
酸膜
75
12.5
16.67
75
2.24
31.41
样方二
龙常草
80.2
89.22
50
95.34
96.43
235.65
酸膜
45
4.56
16.67
76
2.82
24.05
样方三
龙常草
100
52.94
16.67
95.24
66.67
136.28
披针叶苔草
72
47.06
16.67
4.76
33.33
97.06
有重要值可知：
三个样方的草本优势种都是龙常草。
样方的命名：
样方一：
刺槐+刺楸+龙常草。
样方二：
刺槐+山合欢+龙常草
样方三：
刺槐+扁担木+龙常草
群落的空间与时间结构
群落的季相
分析建群种、优势种和主要常见种在调查时所处的物候期及群落整体外貌。
主要乔木树种的龄级与更新状况
乔木龄级结构：
分为5个等级：
Ⅰ级立木，高度小于33cm;
Ⅱ级立木，高度大于33cm,但胸径小于2.5cm;
Ⅲ级立木,胸径为2.5-7.5cm；
Ⅳ级立木，胸径为7.5-22.5cm;
Ⅴ级立木,胸径大于22.5cm。
Ⅰ、Ⅱ代表幼树；Ⅲ、Ⅳ代表成年树木；Ⅴ代表老树。
龄级结构表
树种
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
总计
株数
%
株数
%
株数
%
株数
%
株数
%
株数
%
刺槐
1
12.5
2
25
3
37.5
2
25
0
0
8
100
根据龄级结构判断林地及树种所处的年龄状态（幼林、成熟林、过熟林、衰老林）和更新情况。
林木图解：
逐种计算林木图解中多度、频度、等级度、显著度4个指标，然后按比例绘成图解。
其中：
OA=多度，用相对多度或多度表示，指的是某树种Ⅴ级大树与所有Ⅴ级大树之比率；
OB=频度，指的是某树种Ⅴ级大树之出现样方数与样方总数之比率）；
OC=等级度，指的是某树种实有等级数与5个等级之比率）；如：
3/5
OD=显著度，指的是某树种Ⅴ级大树基部断面积与样方内所有Ⅴ级大树的基部断面积之
比率）。
然后，对照标准图解，按多、频、等、显的实际情况填标准图解。
图解中多、频、等、显4个指标均为100%。
所得结果，图解中那一树种的在图解中所围的面积大，说明4个指标的百分数都大，则该树种在群落中的重要性也越大。
实验结论：
本实验所采用的样方中，刺槐为唯一的乔木优势种，因此乔木的树木图解不能体现样方中乔木的优势种。
群落的物种多样性特征
将测产样方所获得的分种鲜重现存量数据换算成相对现存量，分析在生物生产量方面不同种在群落草本层中的重要性，并且可比较不同测产样方之间的差异及产生差异的原因。
群落的相似性与群落分类
分析群落与群落之间的相似性或相异性，并在此基础上，根据研究目的的需求，按不同层次将相似程度较大的群落归为一类，并组成具一定层级的类型系统，是进行生态系统、资源与环境调查不可缺少的环节。
不像生物有机体之间因受遗传基因决定而存在按亲缘关系联结的较稳定的分类系统，群落是多物种在多种复杂的内外因素综合作用下形成的，只能根据某些方面的相似程度进行近似的归类。
一般根据其物种组成、生长状况等方面一些属性的相似性进行判断。
当所调查的实体（样本）较少时，可直接判断；当样本较多时则需要进行数量分类。
群落的数量分类需要先根据调查样地（实体）的某一属性或综合属性分析各实体间的相似关系，即相似性分析。
然后进行群落的聚类分析，就是根据这种相似性关系，将调查实体归纳为若干组，使组内实体尽量相似，而组间尽量相异，之后再根据相似和相异程度将实体和组归入不同层次的分类系统。
由于调查的森林群落样方较少，不足以做此类处理，因而只将草本小样方作为分析单元。
（1）数据变换与处理：
在原始数据中，由于属性的单位和量纲不同或属性的绝对值差异过大，易出现偏差，因而需对原始数据进行变换处理，主要方法有标准差标准化、极差标准化等。
重要值是一种以比值为基础的综合属性，使用重要值一般不必再变换。
但为进一步减少偏差，可将其中极偶见的种﹝频度10％和盖度＜1％和每样方中个体数＜5同时﹞剔除。
经过处理后，将调查中共取得N个样方（实体）中共登记p个物种的属性列表：
样
方
种
123…………N
1
2
3
p
经变换后的属性数据，本实验为重要值
表中数据其实就是一个数据矩阵：
i＝1，2，……，p；j＝1，2，……，N
（2）群落相似性分析：
方法很多，但为进行聚类分析而所用的主要是距离系数（相似或相异系数），有夹角余弦系数、欧氏距离、相关系数等，应用较普遍的是欧氏距离。
每2个样方（实体）之间的欧氏距离：
j≠kj，k＝1，2，……，N
（3）聚类：
参照附录中的实例，先使用本组的样方，将其分类，然后可与他组联合或全班联合，进行多实体的聚类。
（4）用原始样方对比的方法对聚类结果进行检验，对有错的找到原因重新处理。
（5）用文字语言表述分类结果以及各类内部实体间的共同性和各类之间的差异性（从种类、结构及尽可能多的方面）。
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