实验群落物种多样性分析

实验八群落物种多样性分析

1.目的要求

掌握群落物种多样性野外调查取样和计算的基本方法，分析物种多样性的生态学意义及与群结构和功能等方面的关系。

2.主要仪器设备

皮尺、卷尺、计算机、GPS、野外记录表。

3.方法与步骤

3.1多样性分析

物种多样性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。本研究采用α多样性测度来测量所查区域内森林群落的物种多样性。

α多样性可定义为群落内的多样性（diversity within a community），从物种组成的角度研究群落的组成和结构的多样化程度，是生物多样性研究的基础，群落的α多样性作为刻划植物群落组成结构的重要指标，一直受到生态学家的关注。采用以下指数测度α多样性。

（1）物种丰富度指数

物种丰富度即物种的总数目，是最简单最古老的物种多样性计测方法，但生物学意义显著。

SA=S

式中，SA表示丰富度指数，S表示样方内物种总数。

3.2取样

(一)样地的设置

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

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。

C．成倍扩大样地面积法：根据每一级面积均为前一级面积的2倍逐步扩大。

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。

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。

(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。