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)×1002．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×1003．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。

{简易步骤： (1)样地代表群落最小面积，样地应选择群落的典型地段，尽量排除人为影响，使其充分反映群落真实情况，代表群落的完整特征。

(2)草本群落样地面积应为100m2～300m2，灌丛样地面积-般为300m2～500m2，森林样地面积则更大。

样地轮廓以正方形、长方形为主。

(3)样地内随机设置3～5个样方，草本群落的样方通常为1m2，随机取样是在群落中随机确定每一一个样方。

可在群落中系统地设置一些点，编上1, 2，3，...100.. 等数字，然后随机抽取其中的数字，以确定样方位置。

所需数据为样地物种数、每个种的个体数等数据。

}植被样方调查表3.3计算物种多样性考虑了群落中不同物种的重要值，从而比直接的物种丰富度指标更能准确地反映植物群落的多样性特征（马克平等，1994）。

采用物种多样性指数、均匀度及生态优势度作为描述群落的综合特征的指标。

a. Shannon-Wiener 指数：'ln i iH P P =∑－ （1）式（1）中，Pi 为每一物种的多度比例，本研究中用物种的相对重要值来计算多样性。

Shannon-Winner 指数是将丰富度和均匀度综合起来的一个量，能较全面的测度物种的多样性，Shannon-Wiener 多样性指数假设个体是从一个“无限大”的总体中随机抽取的（Pielou ，1975；Magurran ，1988），它还假设总体中的所有种都在样本中出现。