书城自然科学植物学实验与实习
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第34章 植物群落结构分析方法

一、目的与要求

通过本次实验掌握植物群落结构观察的基本方法,学会根据取样调查数据分析植物群落结构特征。

二、用品与材料

1.用品:群落样地调查表(见实验31)、记录本、铅笔、尺子、测绳,1×1 m 2钢丝网(分隔为16个25 cm×25 cm的小方格)等。

2.材料:邻近区域(或者实习基地)某典型的植物群落。

三、内容与方法

本实验一般选在野外,由3~5个学生为1组,在已知的群落类型内随机观察和取样,然后进行统计和分析。

(一)植物群落的垂直结构观察

1.成层现象的观察

成层现象是植物群落的基本特征,是群落垂直结构的直观表现。它不仅存在于群落的地上部分,地下部分也十分明显。在完全发育的森林群落,按植物的生长型,通常可以划分为乔木层、灌木层、草本层和地被层四个基本结构层次,在各层中又可按照同化器官在空中排列的高度划分亚层。有的植物,如藤本和附、寄生植物,它们并不独立形成层次,而是分别依附于各层次中直立的植物体上,称为层间植物(或者填空植物)。草本群落的成层现象也很明显,但比较简单,一般分为高草层、中草层和矮草层,有时也可划分出地被层来。地下部分的成层性通常可分为浅层、中层和深层。

选择某一典型或者群落的某一典型地段,仔细观察,区分出乔木层、灌木层、草本层和地被层,以及可能存在的层间植物。记录各层的高度,识别组成各层的主要植物种类的名称及其生活型等。按填写有关信息:

2.各层优势种群的确定

优势种是指在群落中个体数量多、盖度大、生命力强,决定着群落结构和群落环境主要特征,从而也决定着群落组成的那些植物种类。在实践中有两种判定法:

(1)目测法:有经验的学者对于某些群落,往往一眼就可看出哪些种类是优势种。首先,优势种的个体数量很多,往往超出其他植物种的个体数量;其次,它们所覆盖的面积(盖度)很大,常超过群落覆盖总面积的50%以上;再次,其生活力很强。一般都生长旺盛、繁殖力强。在我国,群系的名称往往是根据优势种命名的,所以一个特定群落的名称,其优势种就是群落名称所包含的植物种名。

但有时,特别是在水热条件优越的南方,优势种群往往不止一个,对于这些群落,仅靠目测短时间还难判定出究竟哪些物种是优势种。对于这些群落,则需根据下面的定量测定法进行判定了。

(2)定量测定法:按照实验31的群落调查基本方法进行取样调查,在调查的基础上根据记录表的有关数据进行各种类的数量特征计算。计算公式如下:

①密度(D)=某样方内某种植物的个体数/样方面积

相对密度(RD)=(某种植物的密度/全部植物的总密度)×100

=(某种植物的个体数/全部植物的个体数)×100

②频度(F)=某种植物出现的样方数/全部样方数

相对频度(RF)=(某种植物的频度/全部植物种的总频度)×100

③优势度或显著度(DE)=样方内某种植物的胸高断面积

相对优势度或相对显著度(RDE)

=(某种植物的优势度或显著度/全部种的总优势度或总显著度)×100④重要值(IV)=相对密度(RD)+相对频度(RF)+相对优势度或相对显著度(RDE)

将按上述公式计算出的结果汇入。根据汇总结果,在群落中重要值最大的植物种就是该群落的优势种。

(二)植物群落的水平结构观察

植物群落在水平方向上种类组成和层片组成的不一致性,致使一些种类分散生长,而另外一些种类又聚集在一起,因此就形成了各式各样的小群落。小群落的出现主要是与生态因子的不均匀性,如小地形和微地形的变化、群落内部环境的不一致、植物本身的生态生物学特性、动物活动以及人类活动的影响等密切相关的。群落内小群落的配置状况或水平格局,就是群落的水平结构。由于各小群落总是交错镶嵌出现的,因此这种结构又被称为镶嵌结构。

观察和研究群落的水平结构,通常要绘制适当比例尺的镶嵌结构图。此类图可分为两种:一种是样方(地)图解,另一种是种群分布图解。样方图解是把各个植物种在样方内的分布位置按比例转绘到图上。从这种图中不仅可以知道各个种的具体分布位置,还可以看出各个种之间的关系。如结合生境因子的分布还可获得种的生态习性知识。当植被稀疏或优势种明显时也可直接拍照。如果观察和研究对象是一个多层的群落,它的水平结构可用各层植冠投射分别表示在一张图上。对于单个植物种在样方内的分布也可以制成图解,通常称之为种群分布图解。

由于森林群落空间占用很大,不易操作,因此学习观察植物群落水平结构的方法时,常选用灌丛群落或者草本群落来进行。例如,在观察草本群落时,一般是先在圈定好的调查样方(地)上罩上已分隔为16个25 cm×25 cm的小方格的1×1 m 2的钢丝网,再调查各个种在网格中的多—盖度或其他数量指标,然后分别制成图解,或者直接拍照。

(三)植物群落结构分析

1.植物群落结构描述

描述植物群落结构(此处主要指空间结构)的基本内容包括:

(1)成层现象的明显程度,各层次(及亚层)的主要种类组成,各层的高度(最高、最低、平均)、盖度、层外植物情况等。

(2)优势种群的数量特征情况,包括多度、盖度、优势度等。

(3)水平分布中主要小群落及其分布。

2.植物群落结构与环境因子分析

重点分析植物群落的结构复杂性、种类组成多样性等与当地气候特点(主要是水热条件)、土壤结构与性质以及人类活动等因素之间的相互关系。

四、作业与综合题

1.根据实验观察数据,详细描述所观察植物群落的垂直结构和水平结构特征。

2.举例说明影响植物群落结构的环境因素,以及这些环境因素与群落结构之间的复杂关系。

3.选择一个群落,对群落的结构特征进行调查研究。