生物多样性调查

植物群落多样性调查
调查时间：年月日
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调查内容：
一．基本概念
物种多样性：物种多样性是生物多样性的简单度量，它只计算给定地区的不同物种数量。

在数学公式里用S代表。

物种的丰富程度跟纬度呈明显的反比关系。

即使考虑高纬度地区地表面积减少等因素的修正，离赤道越远，物种就越稀少。

物种多样性的其它度量包括种群的稀有程度，以及他们具备的进化稀有特征的数量。

物种多样性是指动物,植物和微生物种类的丰富性,它们是人类生存和发展的基础。

群落物种多样性是群落生态学研究中的重要内容,是物种丰富度和分布均匀性的综合反映,体现了群落结构类型、组织水平、发展阶段、稳定程度和生境差异。

城市植物的多样性是维持城市生态平衡的关键,是其他生物重要的栖息地,是生物流动和能量交换的场所,并决定其他生物的多样性,是生态城市建设过程中不可忽略的重要指标之一。

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
样地形状可以是方形的或圆形的，前者称为样方法。

样地的大小一般需要事先进行实验。

对于草本群落，一般最初用10cm×10cm的面积，对于森林群落，一般最初用5m×5m或者更大的面积，登记这一面积内所有的植物种类，然后按照一定顺序，扩大样地边长，每扩大一次，登记新增加的种类，扩大样地的方式如图2-1所示。

随着样地面积的增大，种类数目逐渐增加。

在一定的样地面积以上，种类数目基本保持稳定（图2-2）。

我们把植物种数不再有明显增加时的样地面积称为群落的表现面积，也称最小面积，也就是说至少要有那么大的空间才能包含群落的大多数植物种类，表现群落的主要特征。

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
无样地取样技术(指不规定面积的取样，如点四分法。

)、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：在一块样地单位上选定样点，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
A．从中心向外逐步扩大法：通过中心点0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(图1)。

B．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(图2)。

C．成倍扩大样地面积法：按照图3所示方法逐步扩大，每一级面积均为前一级面积的2倍。

③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。

④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10×10~40×50m2，灌木层为4×4~10×10m2，草本层为1×1~3×3.3m2。

⑤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。

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

③样线的记录：在样线两侧０.５m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。

描述群落种类组成特征的数量指标
（1）多度
一个物种的某一样地内出现的个体数量称为多度。

它随着时间和空间而改变，在有的情况
下很难精确计算一个种的多度或者时间不允许这样做，这时可以用目视评估的办法。

在西方国家经常采用的多度等级如下：
1: 稀少（scarce）
2: 少见（infrequent）
3：常见（frequent）
4.：多（abundant）
5：很多（very abundant）
（2）密度
与多度接近，但指单位面积内某种植物的平均数量。

（3）盖度
盖度指某种植物在群落中覆盖的程度。

盖度有两种表达方式。

一是投影盖度，二是基部盖度。

投影盖度表示植物枝叶所覆盖的地面面积，以覆盖地面的百分比来表示。

它表现出的是植物所实际占有的水平空间，即它利用太阳光能进行光合作用的同化面积。

一般采用目测估算，也可以采用仪器量测。

在林业上通常采用郁闭度来表示投影盖度。

所谓郁闭度就是林冠彼此接触闭合的程度，一般以0，0.1, 0.2等表示，完全郁闭时为1。

基部盖度指植物基部着生的面积。

在草本群落中，投影盖度往往随着不同年份降水的多少而有很大差别，基部盖度则比较稳定。

基部盖度一般通过量测基径然后计算获得。

（4）频度
各种植物在群落内不同部分的出现率称为频度。

频度的计算通过以下方法获得。

首先在群落内不同部位取一定数目的小样地（小样方或小样圆）。

有某种植物出现的小样地的数目占所有小样地数目的百分比即为这一植物的频度。

小样地的面积根据实际情况而定，对于草本群落，通常取1平方分米。

频度的作用在于说明个体数量及其分布。

频度指数越大，表明个体数量多且分布均匀，该物种在群落中所起的作用也大。

（5）优势度
优势度指一个物种在它所处的群落内所起的作用和所处的地位，如在该群落物质循环中的作用，对其它物种的影响等。

优势度一般很难度量。

多度大、盖度也大的物种，其优势度大；多度不大而盖度又小的物种，优势度一般较小。

但多度小而盖度大的物种所起的作用可能也大，如森林群落中的优势乔木就是如此。

估计优势度有多种方法。

有的学者把多度和盖度结合起来估算优势度，如Braun-Blanquet 拟订了以下等级表，用于划分优势度：
+：稀少或者非常稀少，盖度非常小
1：很多，但覆盖的面积小
2：大量或至少覆盖5%的面积
3：任何个体数目，覆盖25%-50%的面积
4：任何个体数目，覆盖50%-75%的面积
5：覆盖面积超过75%
以上方法主观性较大，但简单易行。

另一种方法是重量法，把所有植物收集起来按物种或生活型进行称重，根据它们之间的重量对比关系确定优势度。

这种方法比较繁琐，而且一般只能提供地上部分的重量。

一个群落中优势度明显较其它物种高的一个或多个物种称为优势种。

优势种提供了群落中基本的物质量。

在森林群落中，乔木树种一般作为优势种。

优势种中的最优势者，即盖度最大、重量最大、多度也大的植物种，称为建群种。

建群种是群落的创造者和建设者。

它占有最大的空间，对群落的物质循环影响最大，并最大程度地影响和控制群落的其它物种，对改变环境所起的作用也最大。

优势种以外的盖度和多度都较小的植物种称为附属种。

它们对群落环境的影响较小。

一般说来，优势种更能有效地利用群落的环境资源，而附属种能够利用优势种利用后余下的部分环境资源。

有的群落，如热带雨林，很难确定出一个建群种，在这种情况下，可以确定出两个或两个以上的建群种，称为共建种。

（6）生活力
指植物在群落中发育的能力。

Braun-Blanquet和Pavillard（1922）制定了生活力划分的四级标准，具体如下：
1：正常通过全部生长发育周期；
2：发育周期不完全，营养体发育尚强烈；
3：发育周期不完全，而且营养体发育微弱；
4：只偶尔产生幼苗，但很快就死亡。

2.3.3 群落间比较的数量指标
为了更好地比较不同群落的差异，在样方调查的基础上，可以利用一些综合性的数量指标比较不同群落间种类组成的差异。

（1）种类多样性
群落内的种类多样性不仅与群落内的种类数量，还与不同不同物种间个体数量分布的均匀性有关。

如两个植物群落分别都有5个物种，共100个个体，但甲群落中某一物种有80个个体，其它物种各有5个个体。

乙群落中每个物种的个体数都是20个。

显然乙群落的种类多样性比甲群落大。

为了表达群落间种类多样性，人们提出了许多参数。

应用最广的是香农-维纳指数。

这一指数来源于信息论，具体的计算方法为：
s
H=-∑pilog2pi
i=1
公式中H表示种类多样性，s是群落中种的数目，pi表示属于第i个物种的个体数占群落中总个体数的比值（介于0和1之间）。

因为pi总是<1，取对数后<0，所以公式前面加上负号。

（2）重要值
多度、盖度和频度等都是从一个侧面来表达物种的特征。

在进行群落间比较时需要把这些特征综合起来。

目前使用最广的是计算每一个物种的重要值。

重要值=（相对密度+相对频度+相对优势度）/300
由于相对优势度难以定量，一般用相对盖度来代替。

相对密度=（一个种的密度/所有种的密度）×100
相对频度=（一个种的频度/所有种的频度）×100
相对盖度=（一个种的盖度/所有种的盖度）×100
(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
A．草本植物：蓄积量的计算公式是：
W=d·F•S
注：W：总蓄积量。

d：单位面积上植物可利用部位的生物量。

F：植物的频度。

S：草本植物种群分布面积。

B．木本植物：蓄积量的测定较为困难，一般须应用航空像片进行抽样调查，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
其中：M：多度。

D：密度。

R：统计样方总数。

q：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。

例：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(例：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：应记载灌木及其它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、每质。

(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)其它：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它植被类型等。

(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。

(2)调查种群的年龄比率调查
①增长型种群：是指幼年个体占总体百分比很大，老年个体百分比很小的，处于继续发展和扩大状态的种群。

②稳定型种群：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以根茎或其它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，叫物候期组成划分法。

2．种群的性比结构
是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。

性比结构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
M：雄性个体数F：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。

四．调查结果
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；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。