森林生态学实习报告.docx
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森林生态学实习报告.docx
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森林生态学实习报告
林学院
森林生态学实习报告
学生姓名:
学号:
专业:
林学
年级:
2009级
指导教师:
教师职称:
讲师
二O一一年十二月
四、实习主要内容
(一)生态因子综合测定
1、实验目的:
生态因子是指环境中对生物的生长,发育,繁殖和分布能产生直接或间接影响的环境因素,各种生态因子构成生物的生态环境,而某一特定生物体或生物群体栖息地的环境称为生境。
在长期的进化过程中,植物不仅逐步适应了其所在的生境,而且对其生境能产生某种程度的改造作用,因此,生物与生态因子的相互关系是生态学研究的基本内容之一,并已在实践中得到广泛应用。
本实验通过对湿度、温度、太阳光照强度、风速等生态因子的测定,掌握生态气象站的使用方法认识与理解生物与环境之间的相互关系。
2、基本原理:
生物所生存的环境变化多端,既有空间上的异质性,又有时间上的变化,同时因为不同生物的存在也同时影响其周围的生态因子。
本实验通过对不同环境下垫面的主要生态因子的进行日动态观测与测定,使学生在实验课的基础上,进一步学会利用几种生态因子的测定工具,对几种主要生态因子进行日变化的观测和测定,并通过对不同生态环境及同一生态环境中时间变化的比较,了解生态因子的时空变化规律,进一步加深认识生物与环境的相互作用和相互关系。
3、方法步骤:
1、选取校园湿地公园、拓荒广场、及后山相思林测定光照强度。
2、按照图1的样方配置在有林地内选择测定点5个,在每个测定点分别10cm、50cm、150cm高度的光照强度(高度应一致),并记录每次测定的数值(要求15分钟内测定完毕),填入表1。
图1-1.有林地内的样方配置
3、在不同时间段(每一时间段尽可能做到同时测定才具有可比性),在拓荒广场和和湿地公园,随机测定5个点,用照度计测定裸地的光照强度(1.50m),并记录好每次测定的数值。
表1-1不同样点光强变化时间动态
地点
时间
高度
10cm
50cm
150cm
有林地
7:
00
5个点(4重复/点)
5个点(4重复/点)
5个点(4重复/点)
9:
00
5个点(4重复/点)
5个点(4重复/点)
5个点(4重复/点)
11:
00
5个点(4重复/点)
5个点(4重复/点)
5个点(4重复/点)
13:
00
5个点(4重复/点)
5个点(4重复/点)
5个点(4重复/点)
15:
00
5个点(4重复/点)
5个点(4重复/点)
5个点(4重复/点)
17:
00
5个点(4重复/点)
5个点(4重复/点)
5个点(4重复/点)
湿地空园
同上
广场
同上
(二)温湿度的测定
与上述测定的地点相同,实施下述内容的测定:
1、大气温度的测定
(1)群落内外温度差异观测
选定一处正常生长的植物群落,在群落内分为乔、灌、草三个层次高度进行观测(注意各层应统一高度),各3个重复。
群落外选取1.5m高处进行测量。
表1-2有林地群落内不同层次温度变化
群落层次
时间
7:
00
9:
00
11:
00
13:
00
15:
00
17:
00
乔木层
3重复
3重复
3重复
3重复
3重复
3重复
灌木层
3重复
3重复
3重复
3重复
3重复
3重复
草本层
3重复
3重复
3重复
3重复
3重复
3重复
(2)植株各部位温度观测
选择1-3株健康的全光照下生长的树木进行植物个体不同部位的温度观测。
观测部位包括树干、叶、芽、花等。
使用手持式点温湿度计进行3次重复测定,填入表3。
表1-3植株各部位温度记录表
部位
重复
7:
00
9:
00
11:
00
13:
00
15:
00
17:
00
树干
3重复
3重复
3重复
3重复
3重复
3重复
叶
3重复
3重复
3重复
3重复
3重复
3重复
芽
3重复
3重复
3重复
3重复
3重复
3重复
花
3重复
3重复
3重复
3重复
3重复
3重复
2、大气湿度测定
在群落内均匀选取5个点,在1.5m测定其湿度,同时在空旷无林地的1.5m高处,随机选取5个点,测定空气湿度,并记录每次测定的数值。
(三)风速的测定
(1)在上述同样的林地中,在测定光强相同的样点上,在1.5m的高处,分别在上述各时间段(7:
00、9:
00、11:
00、13:
00、15:
00、17:
00)用风速测定仪分别测定每点的风速。
(2)同时在湿地空园、广场内,随机选取5个点,测定每个点的风速,并作好记录。
要求:
1)三个地点尽可能做到同时测定
2)每一个点测定的时间不要超过15分钟
3)每组上交一份原始数据
4)在实习报告中不出现原始数据,而是基于原始数据经excel等软件处理形成直观的表或图形,并针对图形或表而进行结果分析,运用所学的森林生态学知识进行合理的解释。
(二)、群落最小面积调查
1、实验目的:
森林的多样性主要体现在它的密度、种类组成、水平和垂直结构等方面。
一个森林生态系统必然占据一定的面积,在此面积上所有的种类不是杂乱无章的堆积而是有一定的种类组成,并与其环境构成统一的整体。
可见,调查面积的大小对于恰当表现一定森林类型具有重要意义。
2、基本原理:
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。
3、方法步骤:
调查方法是利用种类-面积曲线法,即按一定比例增加取样的同时,记载与面积相应的植物种类、生活型类型和植物种累计数。
在确定群落的最小面积后该群落的植物种类名录、群落生活型谱即可得出。
具体方法如下:
1)、首先根据群落中的优势种,一般根据外貌特征和地形部位等选择典型地段。
(本次实习以福州国家森林公园木荷林为调查对象,选择典型地段)
2)、按巢式小区的几何系统的办法,不断扩大取样面积,具体办法如图:
5
4
7
3
2
1
6
1
2
4
6
3
5
7
A图1(A、B)B
1~第一次取样面积。
5×5m2
1+2~第二次取样面积。
25×2m2
1+2+3~第三次取样面积。
25×4m2
1+2+3+4~第四次取样面积。
25×8m2
……………(余类推)
3)、在不断扩大累积取样面积的同时,记载相应出现的累计种数和种的名录。
并以直角坐标系的X轴代表累计的取样面积,以Y轴代表相应取样面积上所累计的种数绘出种-面积曲线(见下图,表1)
表1 种-面积记载表
样方数或取样次数累计取样面积(m2)新出现的种数累计种数
12533
2 5058
3 100 513
4200
5400
6800
这样在最初的一些取样次数的相应面积中累计的种数上升较快,种-面积曲线表现较陡,随着取样次数的增加,累积的取样面积增大,则重复的种逐渐增多,新出现的种渐少,累计的种数变化较小,甚至没有变化,种-面积曲线趋于平缓。
在这样的转折点,继续扩大取样面积已无意义。
这就说明,转折点所对应的面积,对于表示该群落的种类成份已完全满足,这个面积称为该群落的最小面积(或表现面积)。
在确定了取样面积之后或同时,将该群落的所有植物种列出名录。
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
图2种—面积曲线
3、一些群落的最小面积
(三)、群落生活型谱分析
1、实验目的:
a.掌握群落种类组成、表现面积、生活型谱的调查方法。
b.初步认识群落种类组成、生活型类型与群落结构的关系。
c.了解生活型谱与气候条件的关系。
2、基本原理:
植物对外界环境适应而形成的生活形态。
可以说生活型是不同种的植物由于长期生活在相同的气候环境条件下,而在形态上所表现出相似的外貌特征。
群落的外貌决定于各种植物对外界环境适应而形成的生活形态,这种形态上的适应称为植物的生活型(lifeform)。
生活型的概念和划分方法至今并未统一,最早和较广泛采用的是丹麦植物学家瑙基耶尔(Raunkiaer,1934)的划分方法。
这一分类法是以植物更新部位(芽和枝梢)为基础加以区分的,即根据植物在不利生长季节内,其芽和枝梢受到保护的方式和程度,将植物界中的全部高等植物划分为五大类群。
高位芽植物(Ph):
高大乔木,灌木和热带高草,如乔木和大灌木,高位芽植物可以分成:
大高位芽植物(30m以上)、中高位芽植物(8-30m)、小高位芽植物(2-8m)和矮高位芽植物(2m以上);
地上芽植物(Ch):
为芽稍出土表的平卧植物或低矮灌木,一般在25 cm左右,这类植物度过不良季节时芽位于地表,如灌木和半灌木,苔原植物和高寒植物;
地面芽植物(H):
更新芽勉强地埋藏于土表,因而需要依赖于枯枝落叶或者积雪保护更新芽,这类植物度过不良季节时地上部分枯死,有生命的部分在地表,温带地区的多年生草本,如苔草等;
隐芽植物(Cr):
更新芽埋藏在土表以下或水中,所以受到良好保护,如根茎、块茎、块根、鳞茎、沼泽和其他水生植物等;
一年生植物(Th):
当年完成生命周期,以种子方式过冬,所有其它部分的器官全部枯死。
生活型谱(Spectrum)
某一群落的生活型谱(%):
群落中某一生活型植物总的数量/全部植物种的数量100%。
Raunker通过比较世界不同植被区的生活型谱,得出以下4种植物气候带:
一是潮湿地带的高位芽植物气候;二是中纬度的地面芽植物气候(包括温带针叶林、落叶林与某些草原);热带和亚热带沙漠一年生植物气候(包括地中海气候);寒带和高山的地上芽植物气候(李博等,2000)。
下表是世界各植物气候带植物生活性谱:
地区
统计
种数
生活型(%)
PhChHCrTh
高位芽植物气候(谢尔群岛)
地上芽植物气候(斯匹茨卑尔根)
地面芽植物(丹麦)
一年生植物(地中海)
258
110
1084
294
61 61256
12260152
73502218
126291142
各种不同气候区域不同群落之间的生活型比较,可以给我们提供有关植物群落与环境相互关系的重要信息。
一般高位芽植物占优势的群落,多分布在温热高湿的气候条件下,更新部位暴露在外界不会受到低温或者干燥气候的危害;地面芽植物占优势的群落,多分布在气候恶劣的环境下,或者具有较严寒冬季的气候条件下;隐芽植物占优势的群落,代表一种又潮湿又寒冷的环境,比如说高山上的云冷杉林等;一年生植物占优势的群落,一般分布在气候变化大,干旱、寒冷的地区。
3、方法步骤:
根据最小面积调查过程中获得的植物种类名录,并查阅参考《福建植物志》、《树木学》等植物分类学相关资料,确定其拉丁名和生活型。
并分别计算木荷林群落的生活型谱。
(四)、群落物种多样性计算
多样性指数计算和分析(CalculationofBiodiversities)
实验目的:
掌握植物群落多样性的α-多样性测定方法;加深物种多样性对植物群落重要意义的认识。
分别计算乔木层、灌木层、草本层的多样性指数,并利用三个组的资料进行比较分析。
1、Gleason指数:
DG=S/lnA;Margalef指数:
DG=S-1/lnN
2、辛普森多样性指数(Simpson’sdiversityindex)
多样性指数
均匀度
3、香农-威纳指数(Shannon-Weinerindex)
信息量
均匀度
(五)、群落重要值计算
1、实验目的:
重要值-面积曲线不仅可以确定群落最小面积,并可绘出种群的相对稳定的重要值,表达出群落的最主要特征,通过对群落重要值的计算,掌握重要值的计算方法。
2、基本原理:
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。
群落中不同层次(乔木层、灌木层、草本层)某一物种的重要值=(相对多度+相对频度+相对盖度)/3
3、方法步骤:
1)、运用样方法调查各层次(乔、灌、草)植物种类、高度、胸径、株数等基本信息。
2)、统计每个物种多度、频度及盖度等指标,分别计算相对多度、相对频度及相对优势度。
相对多度=每个种的个体数/所有种的株数×100%
相对频度=每个种出现的样方数/所有种出现的样方数之和×100%
相对优势度=每个种的胸高断面积/所有种的胸高断面积之和×100%(需列出以下表格)
种名
总株数
相对多度
相对频度
相对显著度
重要值
(六)、种群的空间分布格局
1、实验目的:
通过本实验,认识群落中不同种群个体在空间分布上表现出的不同类型(即随机分布型、集群分布型、均匀分布型),学会判断种群空间格局类型的方法。
2、基本原理:
种群分布格局是指种群个体在水平空间的配置状况或分布状态,反映了种群个体在水平空间上彼此间的相互关系。
一个物种空间分布偏离随机分布时即产生格局。
3、种群空间分布格局计算(CalculationofSpacialPattern)
分别不同植物种(此次实习我们以乔木层与灌木层重要值在前两位的植物为研究对象)统计在每个样方中的株数,记入种群空间格局统计表,并用下式计算,得出每个植物种的分布格局。
平均株数
方差
方差均值比
当C<1时,为均匀分布
当C=1时,为随机分布
当C>1时,为集群分布
五、实习结果与分析
(一)生态因子综合测定
对上述3张图光强变化时间动态数据分析:
综合上面各图分析可得,在一天时间内随着时间的增长光照强度逐渐加强,在十二点时,光照达到最强;接着光照强度又逐渐降低。
在不同的地点,光强也是不尽相同,有林地的光照强度最低,在林地内由于树冠的阻挡光照强度随着高度的降低而逐渐降低;湿地公园的光照强度较林地高,而与空旷地相比则较低,这是由于空旷地受太阳光直射的影响而导致光强最大。
总结可得,空旷地的光强>湿地公园光强>有林地的光强,且在林地内光照强度随着高度的降低逐渐减弱。
对上述四张图进行温度分析:
从上面的几张图可知,在正午到下午2点的时候温度达到较高阶段,这是由于光照强度大是温度达到一天中的最大阶段。
对于不同的植物种类的温度,大部分时间内乔木层>灌木层>草本层;植物的不同部位的温度也不一致,芽暴露在空气,由于受蒸腾,热交换的原因大体和空气的温度相同,而叶和树干逐渐向内,所以温度会比芽高一点,即芽温度<叶温度<树干温度。
对于相思林、湿地公园和拓荒广场而言一天中的温度变化幅度不是很大,当在林地内温度变化最稳定,这是由于林内树木相互遮挡,风速较低且林内湿度较大,光照影响较弱,从而导致了林地内的温度变化幅度很小。
对上述三张图大气湿度分析:
由图可知随着时间的推移,在湿地公园和开阔地内的湿度逐渐降低;由于林地里的植物进行着各种生理活动,如光合作用、蒸腾作用和呼吸作用等各种生理活动且林内树木相互遮挡,风速较稳定,空气不易流通,所以林地的相对湿度较湿地公园和开阔地的高,且变化幅度在67%左右浮动,相对于其他两个地方稳定。
且由图可知在起始位置的对比中,湿地公园的大气湿度是最高的。
这是由于湿地公园的水源充足导致大气湿度最大,但由于风速和光强等环境因子的影响,其湿度降低较快。
对上述4张图土壤温湿度进行分析:
由图中两两对比可知,相思林林地内的土壤湿度在白天中逐渐降低,这是由于植物的蒸腾和光照的影响使林内水分不断散失降低了林内湿度;而对于湿地公园而言,在光照、蒸发和风速虽然会使湿度降低但由于湿地公园水源充足,水分又源源不断的补充到土壤中,从而导致湿地公园的土壤湿度无较大变化。
在林地内土壤的温度是逐渐的降低的,而在湿地公园内,由于土壤含水量大,而比热容也比林地高很多,所以其土壤温度都在16.7度左右浮动,变化幅度很稳定。
对上述风速测定图分析:
由图可知,在湿地公园和拓荒广场上测得的风速较大,而有林地周围的风速较小。
这是由于林内树木层层阻挡,风进入树林后就会逐渐减弱,而且林地内的气压和湿度较林地外有很大的不同;而湿地公园和拓荒广场周围植被较少,无法形成阻挡屏障,所以风速叫大。
数据综合分析:
综上可得,对于不同的地点,其生态因子的强度都不一样。
在林地内的光照强度较小,且随着高度的降低光强逐渐减弱,其内的大气温度较为稳定,风速较弱,而土壤温度和土壤湿度随着时间的推移而逐渐降低;在湿地公园内可知,其光强和风速较大,而且湿地公园可以使土壤的温度和湿度保持在一个稳定的水平;对于开阔地而言,其光强最大,风速也较大,大气湿度和温度变化幅度也较大,其环境因子的变化较为不稳定。
这些是不同地点的不同环境、不同植被覆盖和不同的生态作用所综合作用而产生的。
(二)群落最小面积调查
种-面积记载表
样方或取样次数
累计取样面积(m^2)
新出现的树种
累计树种
1
25
4
4
2
50
3
7
3
100
5
12
4
200
8
20
5
400
4
24
6
800
1
25
7
1600
0
25
8
2400
0
25
种—面积曲线
通过以上实验数据表并结合种—面积曲线分析可知该群落的最小面积为:
800m2
(三)群落生活型谱分析
种名
拉丁名
生活型
木荷
SchimasuperbaGardnetChamp
高位芽植物
三叉苦
Euodialepta(Spreng.)Merr.
高位芽植物
山矾
Symplocoscaudata
高位芽植物
黄瑞木
C.stoloniferavar.flaviramea(Spaeth)Rehd.
高位芽植物
木姜子
LitseaauriculataChienetCheng
高位芽植物
细齿叶柃
E.nitidaKorthals
高位芽植物
毛杜鹃
Rhododendronpulchrum
高位芽植物
小腊
LigustrumsinenseLour.
高位芽植物
豺皮樟
Litsearotundifoliavar.oblongifolia
高位芽植物
赤楠
RadixSyzygiiBuxifolii
高位芽植物
梅叶冬青
Ilexasprella
高位芽植物
火力楠
MicheliamacclurelDandy
高位芽植物
山麻黄
PsilopeganumsinensisHemsl
高位芽植物
野牡丹
CommonMelastomaHerb,CommonMelastoma
高位芽植物
鹅掌藤
Schefferaarboricola
高位芽植物
杜英
Elaeocarpussylvestris(Lour.)Poir
高位芽植物
桃金娘
Rhodomyrtustomentosa
高位芽植物
栀子
GardeniajasminoidesEllis
高位芽植物
九节木
Psychotriarubra(Lour.)Poir.
高位芽植物
代代花
FructusCitriAurantiiAmarae
高位芽植物
铁刀木
Cassiasiamea
高位芽植物
短尾越桔
VacciniumcarlesiiDunn
高位芽植物
雀舌黄杨
Buxusharlandii
高位芽植物
大青
CleredendrumcwtophyllumTurcz.
高位芽植物
山苍子
Litseacubeba
高位芽植物
福州国家森林公园木荷林群落生活型谱
生活型
统计种数
百分比(%)
高位芽植物
25
100
地上芽植物
0
0
地面芽植物
0
0
地下芽植物
0
0
一年生植物
0
0
(四)群落物种多样性计算
种名
总株数
木荷
300
豺皮樟
20
赤楠
20
代代花
1
杜英
1
短尾越桔
3
鹅掌藤
1
黄瑞木
49
火力楠
41
九节木
22
雀舌黄杨
5
大青
9
毛杜鹃
1
梅叶冬青
11
木姜子
7
三叉苦
47
山苍子
10
山矾
15
山麻黄
5
桃金娘
4
铁刀木
6
细齿叶柃
2
小腊
16
野牡丹
1
栀子
5
总计
602
乔木1种,灌木24种,共25种
多样性指数计算和分析(CalculationofBiodiversities)
分别计算乔木层、灌木层、草本层的多样性指数,并利用三个组的资料进行比较分析。
1、Gleason指数:
DG=S/lnA;乔木和灌木层:
DG==25/ln2400=3.21
乔木层:
DG=1/ln2400=0.128481462
灌木层:
DG=24/ln2400=3.083555086
Margalef指数:
DG=(S-1)/lnN;乔木和灌木层:
DG==(25-1)/ln602=3.75
乔木层:
DG=(1-1)/ln602=0
灌木层:
DG=(24-1)/ln602=3.593605444
2、辛普森多样性指数(Simpson’sdiversityindex)
多样性指数
;
乔木和灌木层:
=0.728060397
乔木层:
0.75165837
灌木层:
0.976402026
均匀度
;
乔木和灌木层:
E=0.758396247
乔木层:
E=0
灌木层:
E=0.93473536
3、香农-威纳指数(Shannon-Weinerindex)
信息量
;
乔木和灌木层:
H=2.916963367
乔木层:
H=0.500731389
灌木层:
H=2.416231979
均匀度
;
乔木和灌木层:
E=0.628133872
乔木层:
E=0
灌木层:
E=0.526990565
数据综合分析:
由上表可知,森林公园的木荷园中乔木种类单一基本上都是木荷,灌木种类较多有24种,较为丰富。
灌木层的多样性指数明显的高于乔木层,而且灌木层的均匀度比乔木层的高。
生物物种多样性是影响生态系统稳定性的重要因素,多样性越高,说明生态系统越稳定,物种越能持续,生物生存更容易。
由数据可以看出,乔木的丰富度小于灌木,生物物种多样性较高。
这主要是因为而森林公园木荷园里的灌木、草本种类和数量较多。
(五)群落重要值计算
种名
总株数
相对多度%
相对频度%
相对显著度%
重要值
木荷
300
49.75124
100
100
83.25041
豺皮樟
20
3.31675
33.33333
0
12.21669
赤楠
20
3.31675
41.66667
0
14.994
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