森林生态学实习报告.doc

森林生态学实习报告 院系：森林资源与环境学院 学号: 1001012 姓名： 组号： 第四组 指导老师：王国兵 日期： 2012年11月17日 实习一 森林土壤群落调查（蚯蚓调查）一实习目的 蚯蚓以土壤中的动植物碎屑为食，经常在地下钻洞，把土壤翻得疏松，使水分和肥料易于进入而提高土壤的肥力，有利于植物的生长。通过对森林土壤群落蚯蚓的调查使学生认识到土壤生态系统是一个复杂的生命系统，了解土壤的主要生物学及生态学过程特点。二实习方法在五块林分不同的林地里分别调查土壤蚯蚓群落，得出调查数据。1. 用铁铲挖出40cm40cm40cm的土方；2. 分别在010cm，1025cm，2540cm三个土层中计数蚯蚓； 3. 在每片林中随机设置四个重复调查实验样地（样地间距10米以上），结果取平均值；4 将蚯蚓带回，洗净后称鲜重，记录三实习工具 铁锹 米尺 砝码天平 计算器 自封袋 标签等。四实习地点 下蜀林场栎林 竹林 杉木林 板栗林和火炬松人工林。五实习数据森林土壤动物群落调查表（蚯蚓）森林010cm1025cm2540cm数量（条）鲜重（g）数量（条）鲜重（g）数量（条）鲜重（g）竹林竹林21.10竹林31.6010.80竹林31.1011.55次生栎林51.50次生栎林次生栎林次生栎林火炬松人工林50.60火炬松人工林20.28火炬松人工林20.7510.21火炬松人工林22.4010.29杉木林20.3010.45杉木林20.20杉木林21.10杉木林41.1010.39板栗林41.5052.90板栗林32.4041.65板栗林40.7941.59板栗林41.7011.59各林分土方中蚯蚓数据平均数森林010cm1025cm2540cm数量（条）鲜重（g）数量（条）鲜重（g）数量（条）鲜重（g）竹林平均20.9510.5900.00次生栎林平均10.3800.0000.00火炬松人工林平均31.0110.1300.00杉木林平均30.6810.2100.00板栗林平均41.6031.5410.40六数据分析表一、各类型森林土壤中蚯蚓群落调查表森林类型0cm10cm10cm25cm25cm40cm合计数量/(条/公顷)鲜重/(g/公顷)数量/(条/公顷)鲜重/(g/公顷)数量/(条/公顷)鲜重/（g/公顷)数量/(条/公顷)鲜重/(g/公顷)竹林1250005937562500368750018750096250次生栎林625002375000006250023750火炬松人工林187500631256250081250025000071250杉木林1875004250062500131250025000055625板栗林25000010000018750096250625002500050000022125图一：各类型森林土壤中蚯蚓数量及鲜重图二：竹林土壤中蚯蚓垂直分布状况 图三：次生栎林土壤中蚯蚓垂直分布状况图四：火炬松人工林土壤中蚯蚓垂直分布状况图五：杉木林土壤中蚯蚓垂直分布状况图六：板栗林土壤中蚯蚓垂直分布状况以上结果与蚯蚓在土壤中的作用结果有关。图表分析：通过对表一的横向分析，可以发现土壤中蚯蚓含量从高到低依次是板栗林、杉木林、火炬松人工林、竹林、次生栎林（图一）。由于土壤蚯蚓含量与土质疏松程度和土壤肥力有着正相关关系，所以可以得出，板栗林土壤的疏松度和肥力在几种林地类型中最优，杉木林、火炬松人工林其次，而次生栎林和竹林土壤肥力等状况在五种类型中最次。蚯蚓改良土壤结构。蚯蚓的取食和掘穴行为形成的生物孔隙和团聚体，强烈地影响了土壤结构。近年来人们利用高科技手段研究了蚯蚓对土壤结构形成的速度等，认为蚯蚓具有较高的水稳性以及优良的供肥保肥能力，称之为“微型的改土车间”。蚯蚓通过不断地纵横钻洞和吞吐排粪等生命活动，不仅能改变土壤的物理性质，使板结贫瘠土壤变成疏松多孔、通气透水、保墒肥沃而能促进作物根系生长的土壤。而且施用蚓粪可以明显降低土壤容重，增加土壤总孔隙度。不同施肥处理对土壤微团聚体组成也有显著的影响。施用垃圾肥和蚓粪能显著提高小于10m 粒级微团聚体的含量，其中蚓粪的效果又优于垃圾肥。蚯蚓提高土壤肥力。当蚯蚓吃进带有微生物的土壤和有机物后，随着食物在消化道的消化，某些微生物大量繁殖，从蚯蚓的消化道前端到后端，往往以数学指数的速度增加。这样在蚯蚓排出的粪便中，微生物的数量比蚯蚓所栖息的土壤中要多10多倍。蚯蚓在土壤中纵向栖息，头朝下吃食，每天能吞吃相当于自身重量的有机物质，其中约有一半作为粪便排积在地面。据国家农业部肥料质检中心等单位对蚯蚓粪的检测，蚯蚓粪含氮磷钾分别为14、1、1，含腐殖酸46，含23种氨基酸，丰富的蚯蚓蛋白酶，每克蚯蚓粪有1058个有益微生物（老化土壤只有105-106个），并具颗粒均匀、透气保水、无味卫生、肥效持久等特点。含水85的蚯蚓粪在酷暑中晒15天，20厘米深处含水量仍达45，大大增强土壤的抗旱能力。蚯蚓粪中的蚯蚓酶还可以杀死土壤中的病毒、有害菌和对植物生长有抑制作用的物质。蚯蚓粪是一种理想的天然生物肥。除此之外，蚯蚓还能降解、疏散土壤中的污染物。由于污水灌溉，污染尘埃的沉降，加上滥用农药、化肥，造成了土壤污染，而蚯蚓能在栖息的环境中吸收分解污染物质，如有机农药、重金属、放射性物质等。国外的一些工厂建造了高大的蚯蚓粪空气净化塔，有毒气体和恶臭气体经过这种塔，可以解毒去臭。在美国，正在研究利用蚯蚓来净化城市污水，使之变成净水，流回河中。通过对表一的纵向分析则可明显看出，在五种类型森林中，蚯蚓数量和鲜重的垂直分布均是按照深度加深呈递减分布（图二图六）。随着土层的加深，土壤中相应的含氧量势必减少，有机质含量减少，土壤板结程度加深，越来越不适合蚯蚓活动，所以导致以上结果的产生。因此，通过蚯蚓的调查，我们了解到板栗林土壤的疏松度和肥力在几种林地类型中最优，杉木林、火炬松人工林其次，而次生栎林和竹林土壤肥力等状况在五种类型中最次。而随着土层的加深，土壤中相应的含氧量也会减少，有机质含量下降，土壤板结程度加深，从而导致蚯蚓数量下降。实习二 森林群落调查一 实习目的 通过调查，初步掌握植物群落的调查方法，了解各测定指标的调查计算方法和生态学意义。二 实习方法1 标准地调查：用罗盘仪确定边界。确定一块20m20m的样地。2 将样地分成四份，每份10m10m，对其进行乔木层调查，调查内容为胸径、树高和冠福。3. 在大样地的四个角及中心确定五个2m2m的样方，进行灌木层调查，内容有盖度、高度和多度。4. 在大样地的四个角及中心确定五个1m1m的样方，进行灌木调查，内容有盖度、高度和多度。5 分层计算不同物种的重要值。三 实习工具 罗盘仪 三脚架 测高器 30米皮尺 10米皮尺 米尺 胸径尺 小刀 GPS定位仪 100米围绳 记录板 枝剪 粉笔 铅笔 标签 调查表格 植物检索表 工具包等。四 实习地点 下蜀林场空青山次生栎林和火炬松人工林内。五 实习数据 （一）空青山次生栎林表一：乔木层小样方调查表样方树种名称胸径cm树高m冠幅m(东西x南北） A区枫香23.018.252.2x5.7麻栎22.218.501.3x1.6栓皮栎27.015.82.5x2.55栓皮栎30.534.43.6x4.8B区麻栎17.021.23.1x3.0栓皮栎39.517.28.1x4.8枫香23.020.51.1x2.1栓皮栎1518.04.4x4.3C区麻栎10.611.82.6x3.1栓皮栎27.434.51.4x1.25枫香25.038.02.05x2.1D区栓皮栎1921.00.7x0.8枫香11.622.54.6x4.1栓皮栎2521.03.1x2.8麻栎20.321.06.3x7.2表二：灌木/下木小样方调查表样方No 物种 名称盖度%平均高米多度株样方No 物种 名称盖度%平均高米多度株NO.1豆腐柴5.2 2.5 2NO.4老鸦柿16.91.04小蜡482.34枫香10.32.52构骨1.20.74NO.2白桦541.72NO.5豆腐柴10.23.83紫珠22.51.43小蜡562.5 3NO.3紫珠37.125备注 由于拉样方时有践踏，会导致数据可能存在误差。老鸦柿19.51.54表三：草本小样方调查表样方No物种名称盖度%平均高米分布状况样方No物种名称盖度%平均高米分布状况NO.1麦冬8.80.25集群分布NO.4金樱子3.70.45单一分布天葵0.80.08随机分布NO.2络石2.43随机分布NO.5菝葜0.40.23单一分布铁线蕨0.30.3单一分布沿阶草20.12集群分布NO.3淡竹叶0.70.14随机分布备注 由于拉样方时有践踏，会导致数据可能存在误差。络石12.65.7随机分布（二） 火炬松人工林表一：乔木层小样方调查表树种名称胸径cm树高m冠幅m(东西x南北）A区火炬松22.223.02.4x2.3火炬松25.221.53.0x3.2火炬松24.423.52.1x2.7B区火炬松18.617.53.4x4.3火炬松28.623.54.0x3.5火炬松22.021.53.5x2.7火炬松25.129.03.5x4.3C区火炬松21.820.53.0x3.5火炬松24.422.52.9x3.8火炬松27.926.54.3x3.9火炬松17.519.83.4x3.2D区火炬松18.219.52.5x3.7火炬松20.620.52.9x3.7火炬松21.221.03.0x3.3表二：灌木/下木小样方调查表样方No 物种 名称盖度%平均高米多度株样方No 物种 名称盖度%平均高米多度株NO.1柿树12.43.52NO.4盐肤木16.92.32小蜡2.30.55菝葜10.32.52NO.2NO.5柿树4.52.81菝葜26.71.93小蜡4.50.84NO.3柿树15.62.92备注 由于拉样方时有践踏，会导致数据可能存在误差。短柄枹43.53.51表三：草本小样方调查表样方No 物种 名称盖度%平均高米分布状况样方No 物种 名称盖度%平均高米分布状况NO.1野蔷薇12.20.22集群分布NO.4麦冬1.70.12集群分布盐肤木2.30.26随机分布麦冬3.40.15集群分布NO.2野蔷薇2.50.14集群分布NO.5麦冬2.50.23集群分布狗尾草0.30.21集群分布野蔷薇1.30.1集群分布NO.3狗尾草0.50.18集群分布备注 由于拉样方时有践踏，会导致数据可能存在误差。六数据计算及分析（1） 重要值的计算（IV investigation）I重要值=【相对密度（多度）（）+相对频度（）+相对显著度（）】/3001.多度：是表示一个种在群落中的个体数目。相对多度即每个树种占全部树的比例。2.频度：指树种在样方中出现的频率。常按包含该种个体样方占全部样方数的百分比计算。相对频度即每个树种占全部树种的比例。3.盖度：指植物地上部分垂直投影面积占样地面积的百分比即投影盖度。有时也用植物基部的覆盖面积表示，这种盖度称为基盖度。对于森林群落常以树木1.3米处断面积来计算。（一）空青山次生栎林乔木层重要值树种相对密度相对频度相对显著度重要值栓皮栎0.4670.3330.6240.475麻栎0.2670.3330.1570.252枫香0.2660.3340.2190.273总计111-灌木层重要值树种相对密度相对频度相对显著度重要值豆腐柴0.1390.1820.0550.125小蜡0.1940.1820.3700.249枸骨0.1110.0910.0040.069白桦0.0560.0910.1920.113紫珠0.2220.1820.2120.205老鸦柿0.2220.1820.1300.178枫香0.0560.0900.0370.061总计111-草本层重要值树种相对密度相对频度相对显著度重要值麦冬0.1880.1110.2780.192络石0.3130.2230.4730.336铁线蕨0.0630.1110.0090.061淡竹叶0.0620.1110.0220.065金樱子0.1250.1110.1170.118天葵0.0620.1110.0250.066菝葜0.0620.1110.0130.062沿阶草0.1250.1110.0630.100总计111-（二）火炬松人工林乔木层重要值树种相对密度相对频度相对显著度重要值火炬松1111灌木层重要值树种相对密度相对频度相对显著度重要值柿树0.2270.3340.2370.267小蜡0.4090.2220.0500.227菝葜0.2270.2220.2710.239短柄枹0.0450.1110.3180.158盐肤木0.0910.1110.1240.109总计111-草本层重要值树种相对密度相对频度相对显著度重要值野蔷薇0.4000.3330.5990.444盐肤木0.1330.1120.0860.110麦冬0.3330.3330.2850.317狗尾草0.1340.2220.0300.129总计111-（2） 物种多样性指数（Biodiversity indexes）它是表征物种多样性的指数，是物种丰富度和均匀度的综合指标。代表性的多样性指数有辛普森多样性指数和香农-维纳多样性指数。物种多样性指数包含两个方面的意义：一是群落所含物种的多寡，即物种丰富度；二是群落中各个种的相对密度，即物种均匀度多样性指数是反映和计算丰富度和均匀度的综合指标1. 物种丰富度指数a 格莱森Gleason(1992)指数：D=S/A式中A为单位面积，S为群落中的物种数目b.马格莱夫Margalef(1951,1957,1958)指数：D=（S-1）/N式中S为群落中的总物种数，N为观察到的个体总数从样方中的测量数据可知：A=400（一）空青山次生栎林不同层次的物种丰富度指数林分层主要树木Pi格莱森指数D=S/lnA马格莱夫指数D=(S-1)/lnN乔木枫香4/150.5010.739麻栎4/15栓皮栎7/15灌木豆腐柴5/361.1681.674小蜡7/36枸骨4/36白桦2/36紫珠8/36老鸦柿8/36枫香2/36草本麦冬3/161.3352.525络石5/16铁线蕨1/16淡竹叶1/16金樱子2/16天葵1/16菝葜1/16沿阶草2/16整个林分多样性指数分析层次品种指数种类乔木灌木草本品种Pi品种Pi品种Pi枫香4/67豆腐柴5/67麦冬3/67麻栎4/67小蜡7/67络石5/67栓皮栎7/67枸骨4/67铁线蕨1/67白桦2/67淡竹叶1/67紫珠8/67金樱子2/67老鸦柿8/67天葵1/67枫香2/67菝葜1/67沿阶草2/16格莱森指数D=S/lnA =3.004马格莱夫指数D=(S-1)/lnN =4.043（2） 火炬松人工林不同层次的物种丰富度指数林分层主要树木Pi格莱森指数D=S/lnA马格莱夫指数D=(S-1)/lnN乔木火炬松14/140.1670灌木柿树5/220.8351.294小蜡9/22菝葜5/22短柄枹1/22盐肤木2/22草本野蔷薇6/150.6681.108盐肤木2/15麦冬5/15狗尾草2/15整个林分多样性指数分析层次品种指数种类乔木灌木草本品种Pi品种Pi品种Pi火炬松14/51柿树5/51野蔷薇6/51小蜡9/51盐肤木2/51菝葜5/51麦冬5/51短柄枹1/51狗尾草2/51盐肤木2/51格莱森指数D=S/lnA =1.669马格莱夫指数D=(S-1)/lnN =2.2892辛普森Simposon指数:D=1-Pi3.种间相遇机率（PIE）指数: D=N(N-1) /Ni(Ni-1)4.香农指数Shannon-wiener指数：H=（PilnPi）5. Pielou均匀度指数：E=H/Hmax（三）空青山次生栎林不同层次的物种多样性指数林分层主要树木Pi辛普森指数D=1-Pi香农指数H=（PilnPi）Pielou均匀度指数E=H/Hmax种间相遇几率指数: D=N(N-1)/Ni(Ni-1)乔木枫香4/150.641.0610.9663.182麻栎4/15栓皮栎7/15灌木豆腐柴5/360.8261.8250.9386.632小蜡7/36枸骨4/36白桦2/36紫珠8/36老鸦柿8/36枫香2/36草本麦冬3/160.8201.890.9098.000络石5/16铁线蕨1/16淡竹叶1/16金樱子2/16天葵1/16菝葜1/16沿阶草2/16整个林分多样性指数分析 层次品种指数种类乔木灌木草本品种Pi品种Pi品种Pi枫香4/67豆腐柴5/67麦冬3/67麻栎4/67小蜡7/67络石5/67栓皮栎7/67枸骨4/67铁线蕨1/67白桦2/67淡竹叶1/67紫珠8/67金樱子2/67老鸦柿8/67天葵1/67枫香2/67菝葜1/67沿阶草2/67辛普森指数D=1-Pi =0.921香农指数H=（PilnPi） =2.681种间相遇机率D=N(N-1)/Ni(Ni-1)=15.462（四）火炬松人工林不同层次的物种多样性指数林分层主要树木Pi辛普森指数D=1-Pi香农指数H=（PilnPi）Pielou均匀度指数E=H/Hmax种间相遇几率指数: D=N(N-1)/Ni(Ni-1)乔木火炬松14/1400-0灌木柿树5/220.7191.3980.8694.053小蜡9/22菝葜5/22短柄枹1/22盐肤木2/22草本野蔷薇6/150.6931.2700.9163.889盐肤木2/15麦冬5/15狗尾草2/15整个林分多样性指数分析 层次品种指数种类乔木灌木草本品种Pi品种Pi品种Pi火炬松14/51柿树5/51野蔷薇6/51小蜡9/51盐肤木2/51菝葜5/51麦冬5/51短柄枹1/51狗尾草2/51盐肤木2/51辛普森指数D=1-Pi =0.846香农指数H=（PilnPi） =1.802种间相遇机率D=N(N-1)/Ni(Ni-1)=7.286实验数据分析：1.重要值是研究某个种在群落中的地位和作用的综合数量指标。是相对密度、相对频度、相对优势度的总和。其值一般介于0300之间。其值越大在样方中占有越大的地位也越重要。下图是两林分中各层的重要值分析： 通过计算结果以及上图比较可知在此样地乔木中火炬松，灌木种柿树，草本中的野蔷薇在不同层次中占有主要的地位和作用，而火炬松在整个样方中占有最主要的地位。通过对两种林分对比分析可知，无论在乔木层（图一、图四），灌木层（图二、图五），还是草本层（图三、图六）中，天然林的物种多样性总是多于人工林，由此推测天然林的生物多样性大于人工林，天然林的抵抗力稳定性要大于人工林，而人工林的恢复力稳定性大于天然林。这大部分是由于在人工林是采用人工播种、栽植或扦插等方法和技术措施营造培育而成的森林，人工作用干预大，目标性和方向性较天然林强。所以，从生态效益角度来讲，天然林比人工林好。天然林的生物多样性丰富，是当地气候条件下长期自然选择的结果，具有最大的生态稳定性。我们应该尽最大限度的保护天然林的存在，在培育人工林使要能够模拟自然林的林分组成，这样才不至于造成一些严重的生态问题。2.格莱森指数和马格莱夫指数均反映该层次或样地的物种丰富度。其中，层次或样地中的物种种类越多格莱森和马格莱夫指数就越高。当群落中物种数目相同，样方面积相同时，马格莱夫指数反映生物群聚的密集程度，此时，马格莱夫指数越小，代表生物越密集。所以由计算结果可知三个层次中物种丰富度分别为灌木层、草本层和乔木层。同样生物群聚密集程度为草本层、灌木层和乔木层。3.辛普森多样性指数代表随机取得两个个体属于不同物种的概率。辛普森指数越小，任意两个个体属于同一物种的可能性越大，该区间内物种丰富度越低，稳定性越高。所以根据计算结果可知乔木层属于同一物种可能性最大，其次是灌木层，然后是草本层。稳定性从高到低即丰富度从低到高为乔木层，草本层，灌木层。4.通过香农指数和均匀度指数可以得到以下结论：（1）.种类数目越多，多样性越大，即H值越大。数据显示出多样性由大到小为灌木层，草本层，乔木层，这和格莱森指数与马格莱夫指数计算的结果相似。如：分层分析时，乔木的H值就低于灌木和草本，其原因就是乔木的品种较单一。（2）.香农指数只能反映出群落的物种数，却不能反映物种在群落中的地位，如灌木、草本的H值远高于乔木，但是这不意味着在这片林分中灌木或草本就占着主导地位。5. Pielou均匀度指数表示群落里各物种分布的均匀度。均匀度指数取值范围在0到1 之间，均匀度为0表示物种单一，无其他物种，分布不均匀；均匀度为1代表各物种数量一致，分布均匀。均匀度越大物种分布越均匀。如数据均匀度由大到小为草本、灌木，乔木。实习三 森林生态系统长期定位观测研究站（LTER）考察一 实习目的意义：系统了解森林生态系统定位研究的目的意义、研究内容和研究方法。二 实习内容：1. 森林生态系统定位研究目的意义、我国森林生态系统定位研究站台的分布及参与的大型课题研究项目。2. 森林生态系统生产力研究。3. 森林生态系统养分循环研究。4. 森林生态系统水分特性研究。5. 森林生态系统小气候观测与研究。三 实习地点：南京林业大学下蜀森林生态系统长期定位研究站（空青山）四 实习报告：（一）森林生态系统定位研究的目的意义及我国LTER站台建设情况和研究发展趋势。森林生态系统定位研究的目的意义：生态系统长期定位观测研究是国际上为研究揭示生态系统结构和功能的变化规律而采用的一种研究方法。它是通过在自然或人工生态系统的典型地段建立生态系统定位观测站，在长期固定样地上，对生态系统的组成、结构、生物生产力、养分循环、水分循环和能量平衡等进行长期观测，进而阐明生态系统发生、发展、演替的内在机制，在自然状态下或某些人为活动干扰下的动态变化格局与过程，生态系统自身的动态平衡以及参与生物地球化学循环过程等方面具有不可替代的特殊作用，已被众多的研究实践所证明。山地是一个生态复杂系统，它具有特定的结构和功能，拥有丰富的生物多样性资源、水资源、矿产资源和旅游资源。开展山地生态学研究对阐明山地系统的结构与功能、山地的生态现象与过程，以及合理开发利用和保护山地资源都有极为重要的意义。我国LTER站台建设情况和研究发展趋势:森林生态系统定位研究工作从上世纪60年代开始，已经经历了40多年的发展历程。在揭示森林生态系统的结构和功能及其与环境之间的关系，监测人类活动对森林生态系统的冲击与调控过程，建立森林生态环境动态评价和预警体系，为森林资源保护与合理利用、社会经济发展以及环境建设提供理论基础，为国家可持续发展的宏观决策提供科学依据，引导我们更有依据、更科学地改善生态环境等方面发挥了十分重要的作用。要结合森林分布规律、区系成分、结构特征并依据每个森林植被小区的生态重要性、生态系统类型的多样性、优势树种的分布情况等，在每一个森林植被小区平均布设1个森林生态站，重点区域布设2个森林生态站。其次是在二级植被区优先建站，最后在每个三级植被小区建立森林生态站。按照分阶段、分层次建设的目标，使森林生态站网成为布局合理、类型齐全、条件完备、机制完善，能够为林业生态工程建设提供服务，满足林业发展需求，回答生态环境与林业建设过程中重大科学问题的森林生态系统定位研究网络平台。（二）定位站主要长期观测研究内容及其详细研究方法研究内容：生物监测数据 1、植物名录2、乔木层植物种组成3、灌木层植物种组成4、草本层植物种组成5、树种更新状况6、优势植物矿质元素含量7、凋落物现存量8、层间植物9、生物矿质元素含量分析方法；土壤监测数据 1、土壤养分2、土壤矿质全量3、土壤微量元素4、速效养分5、土壤速效微量元素6、土壤理化分析方法；水分监测数据 1、土壤含水量2、森林蒸散量3、土壤水分常数4、水面蒸发量5、雨水水质状况6、地表径流量7、树干径流量、穿透降水量8、枯枝落叶含水量9、水质分析方法；气象监测数据 1、气温度2、空气湿度3、降水4、地表温度。研究方法：1、森林生态系统蒸散量观测2、森林生态系统水量空间分配格局观测3、森林对集水区与嵌套流域观测4、森林水质观测5、森林生态系统土壤理化性质观测6、森林生态系统土壤有机贪储量观测7、森林生态系统土壤