生態(tài)學觀測的取樣設計

1、第一章 生態(tài)學觀測的取樣設計及群落的特征描述,,第一節(jié) 概念,生態(tài)學的數量分析方法都是從一組實測數據出發(fā)，經過分析、運算，找出數據中隱藏的規(guī)律，因此，數量分析的首要任務是獲得所需的數據。收集數據是數量分析最基本的工作.取樣:（sampling）在植物群落研究中的數據收集過程叫做取樣.,取樣單位（sampling unit）： 由于受人力、物力和時間的限制，在大多數情況下，研究者都不可能對所研究地區(qū)的植物群

2、落進行全部的研究，而只能抽取其中的一部分來研究分析，抽取的部分由一系列小的地段所組成，小地段叫做取樣單位 。取樣單位根據形狀的不同，可有不同的名稱，比如樣方、樣圓、樣點、樣條、樣帶等等，都稱為取樣單位。,我們在多元分析中的取樣單位統(tǒng)稱為樣方，格局分析中的取樣單位稱做小樣方 。 取樣是植物群落學的基礎工作，如果取樣不當，結果就不能客觀地反映群落的特點因此，取樣方法和過程得到了許多學者的關注，有不少專門研究取樣方法和過程的論著（Gr

3、eig-Smith 1983, 王伯蓀 1987，張金屯1995），有的學者還為不同的群落類型設計出特殊的取樣方法。數量生態(tài)學對取樣過程要求更嚴。,調查記錄 :在取樣的過程中，我們要記錄一系列反映群落特點的數量指標（如密度、植株高度、頻度、蓋度等），這一過程叫做調查記錄。由于所用的指標大多是描述性的，所以也叫做群落特征描述。 植物群落的數量特征描述，是植物群落學研究的一項重要工作，植物群落學和其它學科一樣，在定性的基礎上逐漸開始定

4、量的研究，到20世紀50年代后期，已經有植物數量生態(tài)的專著了（Greig—Smith 1957）。,,事物的發(fā)展有量變和質變兩個階段，變化的初期是零星，個別的數量變化，不易覺察，必須察微識漸，才能預測事物發(fā)展的趨勢。同時數量是一個客觀的尺度，明確又具體，易于理解和比較，可以避免許多概念上的混淆和由此引起的爭論。,第二節(jié) 取 樣,一、取樣方法取樣是群落生態(tài)研究的重要步驟，研究結果的好壞與取樣方法有著較為密切的關系。 取樣方法有兩大

5、類型：主觀取樣：人為地選擇取樣地段 客觀取樣 ：通過某種統(tǒng)計學方法來設置樣方，又叫做概率取樣法,主觀取樣：人為地選擇取樣地段,主觀取樣就是選代表性樣地 。樣地的選擇是憑主觀判斷，使它能夠代表所研究的植物群落。 特點：迅速、簡便。對有經驗的工作者能夠取得較好的結果，在植被研究實踐中曾廣泛地使用 ，歐洲大陸學派的學者至今仍以這一方法作為主要的取樣手段 缺點：它是非統(tǒng)計學方法 ，不能進行顯著性檢驗,客觀取樣 ：通過某種統(tǒng)計學方法來設

6、置樣方,（1）隨機取樣（random sampling ） （2）系統(tǒng)取樣（systematic sampling） （3）限定隨機取樣（strained random sampling） （4）分層取樣（stratified sampling） （5）集群取樣Cluster Sampling （6）環(huán)境因子取樣（sampling for environment）,（1）隨機取樣,隨機取樣：樣方的設置是隨機的，即每一樣品單位被

7、抽樣的機會是相等的。理論上講隨機取樣是“理想”的方法，但是要真正做到“隨機”困難較大，象研究者從肩上取下樣方（或樣圓）隨機地投擲，無論如何也達不到樣品的隨機分布 。,一般隨機取樣的方法：是將研究地區(qū)放入一個垂直坐標中，用成對的隨機數作為坐標值，來確定樣方的位置。,,缺點：由隨機數決定的樣方位置，在實際研究中往往難以確切設置，尤其是在地形復雜、溝壑交錯、裸巖縱橫的地方更是如此，所以說隨機取樣真正達到隨機的是很少的。 優(yōu)點：可以用于統(tǒng)計

8、分析，從而檢驗樣品的分布是否真正是隨機的,（2）系統(tǒng)取樣,系統(tǒng)取樣是根據某一規(guī)則系統(tǒng)地設置樣方，也叫規(guī)則取樣 如：從山麓到山頂沿西北方向，每隔海拔50m設置一個樣方（規(guī)則） 在大多數情況下，系統(tǒng)取樣是先用地形等因素確定第一個樣方位置，比如山頂等。 優(yōu)點：取樣簡單，樣品分布普遍，代表性強，在植被變差較小的情況下，效果很好。 缺點：系統(tǒng)取樣效果的好壞不能客觀地評價，只能憑經驗判斷，其數據也不能進行統(tǒng)計分析,,系統(tǒng)取樣的具體規(guī)則變化很

9、大，一般由使用者自行選擇。比如，隨機地選擇第一個樣方后，可以向兩個方向規(guī)則地設置其它樣方；也可以同時向四個方向規(guī)則地設置樣方；還可以采用縱向和橫向間距不等的樣方構成樣方網等等，究竟用什么方式要根據所研究的植被類型及其分布特點和變異程度等來判斷。,(3)限定隨機取樣,限定隨機取樣：也叫做系統(tǒng)隨機取樣，它是系統(tǒng)取樣和隨機取樣的結合，兼有二者的優(yōu)點。限定隨機取樣是先用系統(tǒng)法將研究地段分成大小相等的區(qū)組，然后在每一小區(qū)內再隨機地設置樣方。

10、優(yōu)點：使用這種方法每個區(qū)組內每個樣品被抽取的機會更大，而且這樣抽取的數據可以進行統(tǒng)計分析缺點：該方法在野外可能更費時間,將研究地段規(guī)則地分成9個小區(qū)，在每一個小區(qū)內隨機地設置一個樣方,（4）分層取樣,分層取樣：是將研究地段按自然的界線或生態(tài)學的標準分成一些小的地段.這些小地段的劃分方法不是統(tǒng)計學方法，而是自然的界線或生態(tài)學的標準。 如：草地和灌叢，可以用群落的界線為依據劃分小地段，再在小地段內進行隨機或規(guī)則取樣，分別代表草地和

11、灌叢群落在植被垂直地帶非常明顯的山地，可以不同的植被帶作為小地段。 同一植物群落也可進行分層取樣，比如森林植物群落的喬木層和草木層可以分開 優(yōu)點：簡便易做，也是應用最多的方法。缺點：小地段的大小一般是很難知道的、不等的，所以難以進行統(tǒng)計分析。,（5）集群取樣,集群取樣：是一種二水平取樣，即首先隨機選取樣點，在每一個樣點取一些樣方（而不是一個樣方），這在特殊調查中更有效。 集群取樣可有多種設計方案，根據所研究的對象的不同而有差

12、異。例如：下圖是一種設計方法,如：假定一位調查者在一塊面積大約為30km×50km的森林中用10m×10m的樣方計數蕨類植物，因為森林面積大，需要較長的時間走到隨機設的樣方地點但是在每一樣方中計數蕨類植物所需的時間較短。如果在每一個樣方點取一些樣方——比如可能計數一個40m×40m的網格中的每一個10m×10m樣方，這樣可能工作效率更高,,隨機取樣、系統(tǒng)取樣、限定隨機取樣、分層取樣、集群取

13、樣上述這些取樣方法主要是樣方位置的設置，在樣方位置確定后，可以測量記錄 反映群落特點的數量指標（如密度、植株高度、頻度、蓋度等）,（6）環(huán)境因子取樣,對環(huán)境因素，某些因子的值只與樣方位置有關，比如海拔高度、坡度、坡向、小地形變化等，可以直接測量記錄。 有些因子由于變化甚大，還需在樣方內進行再取樣，才能有較強的代表性 。如土壤樣品，樣方內再取樣可以用隨機取樣法，也可以根據某一規(guī)則進行系統(tǒng)取樣，后者用得較多。如，在土壤取樣時可以取5

14、個點，即樣方的中心點和中心點到樣方每個角連線的中點，得到5個樣品，我們可以對這5個樣品充分地混合，然后再從中取一部分作為所在樣方土壤類型的代表樣品而進行化學分析；也可以將5個樣品作為5個重復都進行化學分析，對其結果取平均值，還可以進行統(tǒng)計分析檢驗。,二、樣方的形狀和大小,1、樣方的形狀植物群落學中的取樣單位有多種形式，包括樣方、樣圓、樣點、樣線、樣帶等。最常用的是方形樣方 從統(tǒng)計學角度講：方形的周長和面積的比較小，因而邊際影響的誤

15、差較??；圓形的周長與面積比更小，但是應用圓形必須使用特制的樣圓，在森林和灌叢研究中困難很大。長方形一般長與寬的比越大，邊長就越長，邊際影響誤差也愈大，在設置長方形樣方時，還需考慮環(huán)境梯度的方向，如長邊是否與坡向保持一致等。,,樣點用于草地的研究中樣線用于灌叢和森林群落中樣線法 用一條繩索系于所要調查的群落中，調查在繩索一邊或兩邊的植物種類和個體數。但在生態(tài)學文獻中，樣點和樣線使用頻率非常低,,樣帶 為了研究環(huán)境變化較大的

16、地方，以長方形作為樣地面積，而且每個樣地面積固定，寬度固定，幾個樣地按照一定的走向連接起來，就形成了樣帶。 樣帶則常常與系統(tǒng)取樣結合使用，研究者可先設置樣帶，然后再沿樣帶規(guī)則地取樣。在格局分析中，樣帶是最常用的方法，其中的樣帶是由連續(xù)的樣方組成。,2、樣方的大小,樣方大小選擇，要考慮研究的群落類型、優(yōu)勢種的生活型及植被的均勻性等。 從統(tǒng)計學上講面積小而數目多的樣方和面積大數目少的樣方可以達到同樣的精確度但樣方小，取樣工作量增加

17、，計算也麻煩，同時許多樣方的觀測值可能很接近，給數量分析帶來一定困難。,因此，樣方大小要適當，一般用群落的最小面積作為樣方的大小。,群落最小面積定義為：群落中大多數種類都能出現的最小樣方面積，通常用種--面積曲線來確定，即種--面積曲線的轉折點所對應的樣方面積。種--面積曲線的繪制（1）在擬研究群落中選擇植物生長比較均勻的地方，用繩子圈定一塊小的面積。對于草本群落，最初的面積為10×10 cm，對于森林群落則至少為5&#

18、215;5 m。登記這一面積中所有植物的種類。然后，按照一定的順序成倍擴大，每擴大一次，就登記新增加的植物種類。開始，植物種類數隨著面積擴大而迅速增加，但隨著面積不斷增加，植物種類增加的數目開始降低，最后面積擴大時植物種類很少增加。,關于面積的擴大，法國的生態(tài)學工作者提出巢式樣方法。即在研究草本植被類型的植物種類特征時，所用樣方面積最初為1/64平方米，之后依次為1/2, 1, 2, 4, 8,16,32,64,128,256,512

19、平方米，依次記錄相應面積中物種的數量。把含樣地總種數84%的面積作為群落最小面積。將以上獲得的結果，在坐標紙以面積為橫坐標、種類數目為縱坐標作圖，可以獲得群落的最小面積。,（2） 樣方面積擴大的方式,（3）群落類型與最小面積,一般環(huán)境條件越優(yōu)越，群落的結構越復雜，組成群落的植物種類就越多，相應地最小面積就越大。如在我國西雙版納熱帶雨林群落，最小面積至少為2500平方米，其中包含的主要高等植物多達130種，在東北小興安嶺紅松林群落中

20、，最小面積約400平方米，包含的主要高等植物有40余種在戈壁草原，最小面積只要1平方米左右，包含的主要高等植物可能在10種以內。,不同群落類型最小面積經驗值,由群落最小面積決定的樣方大小適合于多元分析方法，但不適合于格局分析,在格局分析研究中，樣方要適當小，使得所研究的種在樣方內不形成格局規(guī)模。在低矮草地研究中一般用25~100cm2的樣方高草地用100~625 cm2灌叢0.5~4㎡森林 2~25㎡這些都是經驗值。,均勻分

21、布,隨機分布,集群分布,種群分布類型,說明樣方大小與調查結果的關系，用樣方A和樣方B所測得頻度結果顯然是不同的,是指某種植物出現的樣方的百分率，是反映某種植物分布均勻程度的一個指標,三、樣方的數目,樣方大小確定后，就要考慮樣方的數目 理論上講樣方數目“越多越好”，但樣方太多，費時費工；樣方太少，可能代表性較差，會導致錯誤的研究結果，一般需要客觀的標準來確定取樣的數目。 確定取樣的數目的方法1、樣方數——平均數曲線法2、方差法

22、3、面積比法,1、樣方數——平均數曲線法,從統(tǒng)計學知識，我們知道每個樣方中的平均個體數是隨樣方數目而變化的，當樣方數較少時，平均數變化幅度較大，隨著樣方數目的增加，它的變化幅度逐漸減小，當達到某一樣方數目時，它的變化幅度小于允許的范圍（比如說5%變化幅度），此時對應的樣方數目可以認為是我們所需要取的樣方數。,從圖中可知當樣方數為25時，平均值基本穩(wěn)定，因此，應該取25個樣方,這一方法比較簡單，在取樣過程中逐步繪樣方數——個體平均數曲線

23、，如果平均數基本穩(wěn)定，則可以停止取樣，如果變幅尚大，取樣繼續(xù)進行。,2、方差法,根據所研究的總體的方差來決定取樣數目，一般方差大，取樣數目就要多；若方差小，取樣數目則可以少。 在隨機分布的情況下，取樣數目N與總體方差S2有如下關系：式中t是顯著性水準值，比如在95%置信區(qū)間t=1.96（≈2）; L為研究允許誤差，這是已知數方差法要求取樣不能少于30，總體方差可以用前30個樣方來估計。,,樣本中各數據與樣本平均數的差的平方和

24、的平均數叫做樣本方差；方差描述隨機變量對于平均值的偏離程度。,3、面積比法,面積比法是在知道研究地段總面積的情況下，事先決定要選擇研究面積的百分之幾作為樣地，比如說5%或10%的研究面積作為樣地。這樣在樣方大小已經確定的情況下，樣方數目是不難算出來的。比如我們研究地面積為10000㎡，樣方大小為5×5㎡，要求抽取研究面積的5%作為樣地，即樣方總面積應為500㎡，則樣方數為500/25=20。,第三節(jié) 植物群落的數量特征,,

25、第三節(jié) 植物群落的數量特征,一、植物群落的數量特征二、數量特征調查記錄應注意的問題,一、 植物群落的數量特征,前面講過，在取樣的過程中，我們要記錄一系列反映群落特點的數量指標（如密度、植株高度、頻度、蓋度等，由于所用的指標大多是描述性的，所以也叫做群落數量特征描述。植物群落的數量特征描述，是植物群落學研究的一項重要工作,一、 植物群落的數量特征,1、多度多度（Abundance）是指調查樣地上群落內某種植物的個體數量。 對它的

26、解釋和調查方法很不一致，大體可分為兩類。 直接計算法目測估計法,,幾種常用的多度等級,2、密度,密度（Density）單位面積或單位空間上某種植物個體數的實測數據用公式表示為：D=N/A其中：D為密度； N為樣方內某種植物個體的全部數目； A指樣方面積。由此可見，密度與多度是非常相似的，在一次調查中，若所有的樣方大小都相同，則密度與多度一致。,,,美國Wisconsin學派開始用相對密度一詞，其公式是：

27、相對密度=相對密度反映群落內各種植物數目之間的比例，以便比較。,,3、距離,距離（Distance）指的是某種植物的兩個植株之間的平均距離 密度和距離的平方存在一定的關系 ，建議用平均株距來估計密度，而省去采用樣方的麻煩。主要用于林木調查 在測得數個樣點后，我們可以得到平均株距：平均株距=得到平均株距后可以換算出每株所占的面積，因此可得到密度值。,,4、蓋度,蓋度（Cover 或 Coverage）指植物地上部分垂直

28、投影的面積占樣地面積的比率。 Post（1862）最早提出這個概念，這是一個重要的數量指標，反映了地面上的生存空間，在用絕對值表示時，不受樣方大小的影響，比較客觀和容易估計或實測。種蓋度：單個植物種的蓋度群落總蓋度：一個群落的覆蓋度層蓋度：群落不同層的蓋度,4、蓋度,種蓋度之和可以超過群落總蓋度，因為有重疊現象。 在數量分析中所用的多是種蓋度。 種蓋度在一定程度上能夠反映植物種的多度、頻度、生活型等重要特征，所以是一非常重要

29、的生態(tài)學指標，在植被分析中有著重要地位。,4、蓋度,百分比蓋度：種蓋度可以直接用百分率表示，稱作百分比蓋度。它可以是0~100%之間的任何值。郁閉度：如果百分比蓋度除以100，即用小數表示，就相當于林學上的郁閉度。1.0~0.9：高度郁閉 0.8~0.7：中度郁閉 0.6~0.5：弱度郁閉 0.4~0.3：極弱度郁閉 0.2~0.1：為疏林,,蓋度等級：蓋度也可以表示為有序多狀態(tài)的等級值，叫做蓋度等級。蓋度等級有五

30、級制、十級制等，最常見的是Braun-Blanquet五級制和Domin十級制（表）。百分比蓋度和蓋度等級數據在植被數量分析中都有較為廣泛的應用。,4、蓋度,表 蓋度等級表,4、蓋度,蓋度的測定可以用目測估計，也可以用樣點（測針）或者網格法測得。草本植物用點樣方來測定蓋度，原理也簡單，任何一個有限小的面積，只可能有3種情況：全部覆蓋、部分覆蓋和全部不覆蓋。 當樣方無窮小接近一個點時，就只有完全覆蓋和不完全覆蓋兩種情況，可以根據

31、點的接觸情況，即可計算蓋度。 用樣線法，根據植物地上部與線的接觸程度，分別計算百分率。此法不能反映枝葉互相交錯的情況，樹木還可以做樹冠水平投影圖，草本植物還可用放大儀實測作圖。,5、基面積,基面積是植物種基部的平均面積，一般對喬木、灌木或叢生草本植物用這一指標，在林學中基面積被廣泛用于估算材積量。基面積通常是一個樣方中隨機測得若干個樣樹，取其平均值。對某些樹種由于特殊的生物學特征，如板狀根、枝柱根等，使其根基部扭曲變形，因而采用胸

32、高面積或胸徑來代替基面積。胸高面積是植物胸高處（距地面約1.3m處）的截面積?；娣e和胸高面積常被用作優(yōu)勢度的指標。,6．葉面積,葉面積(leave area)在植物學上是一重要指標，它代表一個種的光合面積或者同化面積。它與蓋度有關，但又不同于蓋度，葉面積一般大于蓋度值，因為葉片相互之間有重疊。葉面積可以直接用葉面積值表示，也可以用葉面積指數表示,6．葉面積,對于一個種的葉面積指數，它等于：對于一個群落的葉面積指數：,,,6

33、．葉面積,葉面積指數在農田群落研究中有重要意義，它是生產力的重要指標。葉面積值的測定比較費時，在自然的森林和灌叢群落研究中用的較少，在草地研究中有時應用。現在有一些簡單的便攜式電子儀器可以在野外測定葉面積值，這樣大大方便了葉面積的研究和應用。但在數量分析中直接用葉面積指標的，還不多見。,可以測量離體和非離體葉片可以即時測量葉片的面積、周長、長度、寬度、長寬比、形狀因子,可用于快速地測量離體和非離體的大多數常見植物葉片，獲取葉片面

34、積、周長、長度、寬度等參數，,7、優(yōu)勢種與優(yōu)勢度,（1）優(yōu)勢種（Dominants）指對于群落中其它種有很大影響，而本身受其它種的影響最小的種。（2）優(yōu)勢種的另一種解釋是指具有最大密度、蓋度和生物量的種。 （3）在森林學上優(yōu)勢種又具有另一種解釋，根據林木分化結果，林木分成四或五級，其中優(yōu)勢種是指較大的林木，樹冠充分發(fā)育，形成最高一層的林冠，受到充分光照。,7、優(yōu)勢種與優(yōu)勢度,優(yōu)勢度（Dominance）由于理解上的差異，其表示方法也

35、有不同，現在用的較多的方法是用其面積表示，即相對優(yōu)勢度（relative dominance）。,8、頻度,頻度（Frequency）是指某種植物出現的樣方的百分率。它是反映某種植物分布均勻程度的一個指標,,9、高度,植株高度（Height）指示生長情況、生長勢，以及競爭和適應的能力，在林業(yè)上還常用優(yōu)勢木平均樹高作為地位級。 高度通常分為最高、最低與平均三項，可以實測，也可以估計。,10. 根深,根深（depth of root）或根

36、長(length of root)是一個種或一個群落的地下部分的深度，也有人直接把它叫做深度，這是相對于高度而言的。一個種的根深與它的資源利用能力和競爭能力有關，也與它在群落中的作用和地位有關，因此是一重要指標。在土層較厚的群落中，植物根的生長可能不受限制，這樣根深和根長是一致的。但在某些群落中，比如在山地，土層較薄，根的向下生長受到制約，這時用根長可能更能說明問題。根深可以分為最深和平均深度，一般用實測的方法獲得數據。但根深的

37、測定費時費力，難度較大。,11、生物量和產量,生物量（Biomass）是一個種在一個樣方中的重量（干重或鮮重）有人認為它是最能反映一個種在群落中功能和作用大小的一個指標，因為一個種的資源利用能力、競爭能力、生態(tài)位占有、優(yōu)勢程度等等最終都表現在它對群落有機物質的占有上。生物量可分為地上部生物量和地下部生物量，前者用得較多。產量（Yield）是單位面積內的生物量，如果樣方大小相同，二者一致，產量可分為營養(yǎng)產量、種子產量等。,11、生物

38、量和產量,生物量數據在各類群落研究中都有應用，但在草地生態(tài)學研究中使用較多，一般用直接收割稱重的辦法測得，稱為毀壞性測定法。對于灌叢和喬木種，由于毀壞性恢復生長較為困難，一般采用估測，估測可以用構造數學模型或預報方程的辦法實現?，F在也有簡單的電子儀器可以在野外直接測得生物量數據，主要是用于草地產草量的粗略估計。,12、體積,體積（Volume）指植物體所占的空間大小，也稱為容積，它是標志物質數量的一個指標。林業(yè)上通常用到的材積量，

39、就是體積的一種。體積的測定往往比較困難，對于草本植物和小灌木可以用排水的方法，喬木則常用計算的方法求得樹干的體積，而略去枝葉部分。,13、存在度和恒有度,存在度（Presence）:是歐洲大陸學派所發(fā)明的概念定義：某種植物在屬于同一群落類型且空間上彼此分隔的各個群落中出現的百分率。存在度的調查方法：一般采用代表樣地（releves）法，樣地大小要求代表所在的群落（一個群落只取一個樣地）。因此，在植被表中，存在度就等于某種植物所出現

40、的樣地數與樣地總數的比值，以百分比表示。,,,恒有度（Constance）在樣地面積大小相同時某一種出現的樣地占全部樣地的百分率。有人把某種出現的數目叫做絕對恒有度，而把百分比叫做相對恒有度。,存在度和恒有度是進行群落排表分類的基礎。,它們可以分為五個等級。Ⅰ 20%以下的恒有度稱為稀少；Ⅱ 20.1%~40%的恒有度稱為低恒有度；Ⅲ 40.1%~60%的恒有度稱為中等恒有度；Ⅳ 60.1%~80%的恒有度稱為

41、較高恒有度；Ⅴ 80.1%~100%的恒有度稱為高恒有度。,14、確限度,確限度（Fidelity）是指某種植物局限于某一植物群落類型的程度。根據法瑞學派（Braun-Blanquet 1932）的標準，確限度可分為三種類型5個等級：,根據法瑞學派的標準，確限度可分為三種類型5個等級：,（1）特征種：確限度5，確限種指完全或幾乎完全地出現在某一群落類型中的種。確限度4，偏宜種指特別偏愛某一群落，但也可在其它群落中發(fā)現。確限度

42、3，適宜種指在若干群落中出現，但在其中一個群落中生長最好，成為優(yōu)勢種或主要種。（2）伴生種：確限度2，伴生種指對任何群落都沒有明顯選擇的種，可出現在任一群落中。（3）偶見種：確限度1，外來種指偶然發(fā)現的或是從其它群落侵入的種，或是演替中殘留下來的種。,15、群集度,群集度：實際是分布格局的一種粗略估計，它是衡量某種植物群集程度的指標。Braun-Blanquet（1932）建議用5級制描述種的群集度。 群集度1，單株生長；群集度

43、2，少數植株成小群或小叢生長；群集度3，生長成小斑塊，墊狀或大叢；群集度4，生長成大斑塊，地毯狀；群集度5，生長成大群或大片，覆蓋著整個樣方，通常是單一的種群。群集度在傳統(tǒng)的調查研究中是一個重要的數量指標，但在數量分析中，該指標用得較少。,16、生活力和繁殖力,生活力的強弱和繁殖力的大小是植物種在群落中的地位及未來發(fā)展趨勢的重要標志。Braun-Blanquet用4個等級來表示生活力和繁殖力的強弱。Ⅰ 長勢強，良好發(fā)育，有

44、規(guī)律地完成生活周期；Ⅱ 可進行營養(yǎng)繁殖，但不能完成生活周期（有性生殖不完全）；Ⅲ 長勢弱，營養(yǎng)繁殖微弱，不能完成生活周期；Ⅳ 偶然發(fā)芽，但不是營養(yǎng)繁殖。,17、生活型,生活型（life form）是生物對外界環(huán)境適應的外部表現形式，同一生活型的生物，不但體態(tài)相似，而且在適應特點上也是相似的。生活型是種類的特點，也是其所在群落的特點。植物生活型的研究工作較多，最著名的是丹麥生態(tài)學家Raunkiaer生活型系統(tǒng)，他選擇休眠芽

45、在不良季節(jié)的著生位置做為劃分生活型的標準，其既反映了植物對環(huán)境（主要是氣候）的適應特點，又簡單明確，這一標準，把植物劃分為五類生活型：高位芽植物：又依高度分為四個亞類，即大高位芽植物（高度>30米），中高位芽植物（8-30米），小高位芽植物（2-8米）與矮高位芽植物（25厘米到2米）； 地上芽植物；地面芽植物； 隱芽植物； 一年生植物。,18、生長型,生長型（growth form）是指植物在生長季節(jié)枝葉在空間的配置情況

46、，它與生活型有聯(lián)系，但二者是不同的。生長型反映了植物種類在空間資源和光能資源利用上的差異。生長型與群落環(huán)境密切相關。,生長型分為：,I級：闊葉喬木，主干上部分枝多，枝葉開散，樹冠呈扇狀，占較大的空間，大部分葉片可獲得充足的陽光；II級：闊葉喬木，主干上部分枝較多，枝葉較集中，樹冠呈圓形或橢圓形，占空間小于上一級，上部葉片可獲得充足的陽光；III級：針葉喬木，枝葉開散，透光性好，葉針可獲得較充足的陽光；IV級：針葉喬木，枝葉緊密，

47、樹冠呈密塔形，透光性差，僅外圍葉針可獲得較充足的陽光；V級：闊葉灌木，枝葉開散，透光性好；VI級：闊葉灌木，叢生，枝葉密集；VII級：針葉灌木；VIII級：草本植物，單株生長；IX級：草本植物，叢生。生長型的級數本身可以作為數據用以分析群落生態(tài)關系，在實踐中，根據研究目的和群落類型的不同，生長型級還可以細分。,另外，植物的生長型還可簡單分為：,喬木：3M以上的木本植物，包括各種樹木。灌木：3M以下的木本植物。藤本植物：木

48、本攀援植物。草本植物：無多年生木質莖，包括禾葉草本、闊葉草本和多數蕨類植物。附生植物：完全依附在其他植物體上的植物。地表植物：地衣、苔蘚等。,19、物候,物候是指生物種在一年中的發(fā)育節(jié)律和活動規(guī)律。植物的物候與所在群落的環(huán)境密切相關，因此而成為群落的特征。一個種的物候隨時空的變化而有很大的差異。不同群落中物種的物候期可以作為數據進行數量分析，以揭示群落間的生態(tài)關系。一個群落中的所有種的物候可以編成物候圖譜，它也是群落的特征

49、之一。,20、種—面積曲線和最小面積,種—面積曲線和群落最小面積也可以作為描述群落特征的指標，并具有重要的生態(tài)學意義，因為不同的群落具有不同的最小面積和不同的種—面積曲線。,通過繪制種—面積曲線來確定最小面積的大小。具體作法是：逐漸擴大樣地面積，隨著樣地面積的增大，樣地內植物的種數也在增加，但當物種增加到一定程度時，曲線則有明顯變緩的趨勢，通常把曲線陡度開始變緩處所對應的面積，作為最小面積。,,組成群落的種類越豐富，其最小面積越大。如我

50、國云南西雙版納的熱帶雨林，最小面積為2500M2，北方針葉林為400 M2，落葉闊葉林為100 M2，草原灌叢為25～100 M2，草原為1～4 M2。,第四節(jié) 植被的環(huán)境特征,,,在植物群落生態(tài)關系研究中，許多情況下需要使用環(huán)境因子數據，以定量分析植被與環(huán)境間的關系。環(huán)境因子數據通常大家都比較熟悉，這里只做簡單介紹。環(huán)境因子數據主要包括：氣候數據地形數據土壤數據生物因子數據,氣候數據,氣候數據一般在大尺度研究中用的較多，比

51、如不同區(qū)域的植被比較研究。氣候是影響植物群落生長發(fā)育和分布的重要因素，因此氣候數據是群落生態(tài)研究中最常用的環(huán)境數據。 它含有降水量、相對濕度、溫度、日照時數、太陽光輻射量、蒸發(fā)量、風速等。 這些指標可以有年均值、月均值、日值等，根據研究的需要而選取,氣候數據,氣候數據的獲取方法：根據需要而定可以用附近氣象臺（站）的數據，（大尺度研究）也可以實際觀測記錄。（中小尺度研究）在中小尺度研究時，氣象數據只能實地觀測比如對每個群落內

52、部生態(tài)環(huán)境的研究，這時在樣方內不同的高度（層次）測定溫度、濕度、光照強度、CO2濃度、不同深度的土壤溫度等。這些數據的測定相對比較簡便，都有現成的小儀器可以使用。盡管如此，在所有樣方中均測定這些數據是費時費力的，而且難以保證在所有樣方中同時進行，可比性較低。在大尺度研究時，可用氣象臺（站）的數據，如不同區(qū)域的植被比較研究。,地形數據,地形數據是群落分析中用的最多的數據類型之一。地形的變化通過影響水熱條件，制約群落類型空間分布一

53、般對每一個調查樣方都要記錄地形數據，它包括樣方所在地的海拔高度、坡度、坡向、坡位、微地形等。,地形數據,海拔高度：可以用海拔儀測得。坡度和坡向：可以羅盤等小儀器測得，坡度可以直接用度數，也可以分等級；坡向可以用東、西、南、北、東北、西北等等級值，也可用度數表示。坡位：一般含上坡位、中坡位和下坡位三級，也有包含坡頂、谷底的。微地形：是指樣方內的地面高差，可以實測，也可以估計，在草地研究中用的較多。,土壤數據,土壤數據是反映群落特征的

54、重要數據類型。土壤是群落的組成部分，不同的群落具有不同的土壤。土壤數據的獲?。河行┛梢栽谝巴庵苯訙y得，比如枯枝落葉層厚度、土壤厚度、土壤pH值、土壤溫度等，大部分數據要在實驗室測定，在樣方中要獲取土壤樣品，帶回室內測定。,常用土壤數據：,土壤結構：主要指不同大小土壤顆粒的組成比例，它與土壤的通氣性、持水能力等有關。 土壤結構可以用粒度儀分析，也可用不同孔度的土壤篩分析。另外反映土壤結構和物理特性的指標還有土壤比重、土壤容重、土

55、壤孔隙度等。 土壤水分：包括土壤含水量，土壤有效含水量、土壤最大持水量等，一般在實驗室測得。土壤溫度：不同深度土壤的溫度，用地溫計測量。 土壤化學成分：土壤化學成分與植物群落的生長發(fā)育密切相關。土壤化學成分內容豐富，包括所有的能被植物吸收利用的化學元素。常用的化學成分有土壤有機質含量、N、P、K、Cu、Fe、Mn、Zn等營養(yǎng)成分,主要土壤化學成分的測定方法及儀器,生物因子數據,研究主體以外的生物稱為環(huán)境因子數據如：在草地沼澤研究

56、中，有人將喬木種和灌木種的蓋度作為環(huán)境因子數據，來分析它們之間的生態(tài)關系。在群落土壤分析中，有人將土壤中的菌類總生物量作為數據，這在森林和草地研究中均有應用。在動物群落生態(tài)研究中，植物種類及其生物量、植物群落類型等都可作為影響動物群落的環(huán)境因子數據。,,作業(yè)應用自己所學專業(yè)知識，設計一個實驗。內容包括：1、實驗的目的 2、實驗的方法，包括，取樣的方法、樣方形狀、樣方的面積、樣方的數量，并分述為

57、什么采用此方法。 3、觀測內容要求，3個同學一組進行設計，自由組合，以ppt格式進行匯報,二、 數量特征調查記錄應注意的問題,1. 取樣的問題 植物群落數量特征的記錄測定是費時費力的, 在大多數情況下，不可能對于全部研究的對象進行數量實測，而有取樣的問題（1）取樣不當，造成數據錯誤。所得數據會引起貌似精確而實際廖誤的結論。 （2）樣本缺乏代表性 做到樣本有代表性 ，是一

58、個重要的問題（3）野外獲取得大量數據的難度 電子計算機，處理大量數據較為容易，但在野外要取得大量數據還是有不少困難的,2.估量方法引起的誤差 為了減輕數量特征實測的困難，采用估量方法,估量方法誤差的幾個主要來源：（1）、個人的誤差（2）、植物生長型引起的錯覺（3）、季節(jié)、年度的差異（4）、種群格局分布問題（5）、應用綜合概念的估計下面分別就幾個主要誤差來源進行介紹,（1）、個人的誤差,在工作疲倦時，對稀少

59、或形態(tài)不引人注意的植物易于被忽略。不太熟悉的植物也常易于忽略，而熟悉的植物則易于估計偏高甚至當兩次調查的時間相隔很近時，前一次調查的記憶也會影響后一次調查的結果。對同一個調查者，在相對意義上來講，個人的誤差不大，但集體工作時則誤差很大，為了避免這種誤差，工作開始和過程中必須經常進行矯正。,（2）、植物生長型引起的錯覺,對引人注目的植物易于估計偏高；而對苔蘚，葉片狹小的禾本科，或其它形態(tài)不明顯的植物易于估計偏低，同一植物的開花與

60、不開花時的估計也容易不同。禾本科或莎草科在不開花時很容易被忽略或低估。,（3）、季節(jié)、年度的差異,草本植物的季節(jié)變化非常明顯，只有在同一季節(jié)去調查，這種誤差才可以避免。由于氣候因素（例如雨量的多寡）的變異，草本植物的年變化也很大，要想避免這種誤差，不僅在同一地點需要連續(xù)進行多年調查，而且還要注意物候的遲早，在同一物候的時期去調查。在不同地點同一時期的調查也需注意這個問題。,（4）、種群格局分布問題,集群分布的植物易于引起估計偏高，

61、而隨機分布的則易于估計偏低。,,均勻分布 隨機分布 集群分布,（5）、應用綜合概念的估計,Braun-Blanquet的多度—蓋度等級，在調查時孰輕孰重全憑個人的經驗而定，易引起個人的誤差。在一個群落所得的經驗并不能完全應用于其它群落。例如：在一片草場上，生長大量的早熟禾（Poa annua），其多度大而每個萌條的蓋度小。其中卻混生了車前草（Plantag