植物资源学第4章.ppt

第四章 植物资源蓄积量调查研究方法 讲述要点： 植物资源蓄积量调查研究方法： 植被资源的调查方法； 储量调查方法； 调查报告编写。,第一节 植被资源调查方法,一般称植物资源的蓄积量就是指植物资源现存量。植物种资源现存量的调查统计，是植物资源现状评价，开发利用策略对策，规划制定基础的基础工作。 植物资源调查研究方法可分为以下6个部分。,一、野外调查前的准备工作 1.明确调查的目的、要求、对象、内容范围、所采用的方法；编制调查表格。 2.收集现有资料，如地区植物名录、植物利用现状、地形图（1-5万之一）、土壤、气象资料等。 3.物质用品的准备，如海拔仪、罗盘、望远镜、照相机、测绳、钢卷尺、植物标本夹、修枝剪、手铲、小刀、植物采集记录本、标签、样方记录用的一套表格、绘图纸、做土壤剖面的简易用品等。,4. 根据调查地区的主要植被类型，确定要调查的植被类型和面积、位置、生境条件。 在大比例尺地形图上，把所调查群落界限划分出来，根据指南针的方向确定实地调查的路线和布点方案。 与当地林业或其他资源管理部门联系，共同讨论实地调查方案，咨询经营利用对策，为后期调查报告协作收集资料。,例证：大尺度地图上标记调查地点位置,图2 瓦子街林场油松同龄林复层异龄化改造实验地示意图,二、样地的选择 （一）样地选择的方法 1. 典型选样（非随机选样） 生物资源调查目的是反映某一种生物资源的现存储量和再生潜力。由于调查时间和经费所限，一般只能用样地调查的方法来推算总储量和总生产力。 典型样地法是资源调查常用方法之一，它有工作量小，容易操作。但是，主观性影响大，如果调查人员经验不足，选择的样地代表性不强，可能误差较大。 一般方法是；,1.1 对调查区域进行充分踏查，掌握该植物不同生境、不同龄级生长状态。 1.2 对该物种不同群落进行分类：一般根据生境、不同龄级不同生长状态确定调查的基本调查单元，如群丛。 在基本调查单元中选择不同类型的典型地段，典型地段应该是这个类型的平均水平，而不是最好水平或较差水平。 1.3 确定每一个基本调查单元的样地数量：样地数量要足够多（3-5个），要能代表这个基本单元的基本情况。,2. 随机选样 随机选样是根据统计学中随机抽样原理进行的样地抽取。一般把调查区域内的资源看作总体，样地调查是从总体中抽取的样本，进行详细调查，然后推断总体。随机取样的优点是如果按照统计学置信度要求，确定样地数量，能够保证调查数据准确性，但是随机取样的样地数量大，工作量也大。 在植物资源调查中，随机取样是最可靠的调查方法。随机取样又分为简单随机取样（抽签法、随机数法）和非简单随机取样（分层取样法、系统取样法、多阶层取样法等）。,简单随机抽样调查的方法为： 2.1 随机抽样以一般在地形图上，确定要调查某中植物资源的分布区；在分布区内用将调查植物资源分布区域划网格，每个网格要编号。 2.2 将所有网格的编号混合，后随机抽取的要调查的网格。凡是已经抽取网格号，无论这个网格内包含群落质量如何，都要按照同一标准进行调查。 2.3 样地数量要根据统计学要求，根据要调查网格总量和置信区间确定。 2.4 通过样地估计资源总体。各个调查单元的样地各参数平均数就是资源总体估计值。,分层随机抽样的调查方法： 其基本原理与简单随机抽样一致。区别是分层抽样为了保证抽取的样本能更代表性，根据植物资源分类、分级特征，在不同层次，确定样地数量，然后再随机抽取样本。例如，黄土高原沙棘资源，分布在1）梁顶、2）沟谷、3）阳坡和4）阴坡产量差异很大，为了客观抽样前就确定，梁顶、沟谷、阳坡和阴坡样地数量各占25%，这样就避免了简单随机抽样可能导致的样地数量集中在1-2个生境中的可能。,（二）样地、样方，极其大小确定 样地：是进行植物资源或者群落调查的一个地段，通常作为总体代表，其调查指标统计平均值作为总体指标。 样方：是设置在样地内的计测面积单元。通常在样地中设置灌木样方和草本样方，主要是针对植物个体小，数量多 样地大小应以调查植物资源特性而定。 “样地最小面积”:“物种-面地曲线”确定样地面积.随着样地面积扩大，物种数量增加，当样地面积达到一定程度，在增加样地面积物种数量不在增加时，这个面积就是“样地最小面积”。 样地面积：但在实践中，在北方地区，森林群落，样地面积为20m20m=400m2，灌木群落样地面积：5m5m=25m2，草本样方为：1m1m=1m2。,森林群落调查：首先设置正方形20m20m样地，然后通过中心对角线分别做5个5m5m 灌木样方和1m1m 草本样方。 灌木或者草本群落调查：照样设置样地，调查灌木和草本，只是省去了乔木调查。 理论上讲，样地应该足够多，才能保证调查质量。实际中只要数量达到要求就行了。 三、植被资源调查样地记录表及其填写方法 （一）总表：总表主要记载样地基本情况和 环境因素。,1. 群落名称 根据组成群落各层的优势种来命名。野外调查时先初步确定，经室内研究后再做修订，最后定名。如油松-胡枝子-苔草群落。 2. 样方编号 指野外样方的编号，按顺序编号，但各调查队必须有自己的代号，不能有重号，免致混乱。 3. 样地面积 乔木为20m20m=400m2，灌木为5m5m=25m2，草本为1m1m=1m2。如实填写。,4.日期 记载调查的年、月、日。 5.地点 写明县、乡、村或林业局、山名等，以注明样地的方位地点为宜。 6.海拔 用海拔计实测。 7.坡度 用地质罗盘实测或写平地（坡度不超过0.5）、河谷、山脊等。,8. 坡向 用地质罗盘实测。 9. 群落高 指样地中上层植物的平均高度。 10.总盖度 盖度是物种地方部分垂直投影面积占样地面积%。总盖度指群落内所有植物的投影面积占样地面积%。也可分别登记乔木层、灌木、草本层的分盖度。 11.主要层优势种 优势种指群落中占重要位置，对群落发生重要影响的物种。一般群落中乔木层决定着群落的结构和功能称为主林层。主层次的优势种常称建群种。,12.外貌特点 指群落外观外貌（林相）色调。是否整齐,层次清楚、层片清楚、层片一致与否色调是否一致。 13.小地形及样地周围环境 小地形指地形微小变化，包括不大的洼地、土堆、小沙丘和其它不超过1m的地形起伏。周围环境指样地四周有否河流、侵蚀沟、居民点及其它群落等，以尽量反映环境对群落可能发生的影响。 14.母质、土壤及其它 母质指基质，土壤指土类，其它指地表岩石的裸露和风化情况。,15.分层及各层特点 按群落分层现象分别填入，即由地面分别至各层的高度和每层的层盖度。其每层高用区间值（如1216m）或平均数（14m）表示。 16.此群落还分布何处 指由线路踏查或访问得知的群落分布情况。 17.人为影响方式和程度 写明有否经过抚育、整枝、樵采、放牧等。并写明野生动物的活动状态，特别是鼠害、虫害等。,18.地被物 森林群落中地被物指接近地面矮小草本、苔藓地衣等覆盖地表的植物（活地被物）。也包括指枯枝落叶层的厚度、颜色及主要成分（死地被物）。 19.突出的生态现象 树形或植物体的变化；动物影响及特殊现象：风灾、雪压、火灾等。 20.群落动态 指是原生的还是次生的及其演替趋势。野外调查需要作出判断填写演替趋势。,（二）分表 样地调查中，根据调查内容需要设计分表。一般对森林的不同层次有不同调查项目和不同的样方面积，故可分乔木层，灌木层与草本层等不同的表格。 表52（乔木层）和表53（灌木层或草本层） 表5-4，5，6是一般资源调查中的分表，通过这些表格的填写记录可以完成样地调查。然后通过对表格内容统计分析得到资源特征数据。,以上乔木层、灌木层、草本层野外样地记录表应该是3个表，这里将灌木与草本层调查表合并一张，但调查时要分别使用，即灌木层用一张，草本层用一张，不能混合调查。 两个表格的填写方法如下： 1. 表头 表头各项基本上照总表转抄，只有页数顺序号不同。 2. 植物名称 写拉丁名，不知道可写中名或地方名。否则只编号，但均要采集标本，拴好标签，要求每种采集6份标本。,3. 树高和干高的测量 树高指一棵树从平地到树梢的自然高度（弯曲的树干不能沿曲线测量）。通常在做样方的时候，先用简易的测高仪实测群落中的一株标准木，其他各树则估测，估测时与此标准木相比较。 4. 胸径与基径的测量 胸径：指树木的胸高直径，指距地面1.3m处的树干直径。 基径：胸径2.5cm以下的小乔木，测定基径。一般要求测量树干距地面20cm处的直径。,5. 冠幅、冠丛径的测量 冠幅指树冠长宽幅度，用于乔木层调查中对各株树木的测量。例如长度为4m，冠宽为2m，则记录下此株的冠幅为4m2m。 冠丛径用于灌木层和草本层的调查。测量时以植物种为单位，选测一个平均大小的植冠直径，然后再选一株最大的植株测量直径。 6. 花序高与叶层高的测量 该项只在草本层中测量。花序高系指由地面至花序顶部的高度，叶层高指叶的最高点至地面的高度。,7. 盖度（总盖度、层盖度、种盖度）的测量 群落总盖度是指一定面积内所有生活着的植物垂直投影面积占样地面积的百分率（相当于林业调查的郁闭度），包括乔木层、灌木层、草本层、苔藓层的各层的植物。 层盖度指各分层的盖度。乔木层有乔木层的盖度，草木层有草本层的盖度。一般目测估计各种盖度。 种盖度指每个植物种所有个体（即种群）的盖度，一般也可目测估计。 盖度很小的种，可忽略不计，或记以1%。 由于植冠的重叠现象，通常各层盖度之和将大于总盖度。,8. 物候期的记录 物候期是植物在一年中生长发育节律。这是全年连续定时观察的指标。 一般分出5个物候期的。如营养期；花蕾期；开花期；结实期；休眠期。一次性调查也是有意义的。 9. 生活力的记录（或称生活强度） 生活力是描述植物生长状态的术语，又称生活强度或茂盛度。 生活力一般分3级或4级，可记为：强 ，良好，中等，弱。,10.Raunkiacr生活型类别及其识别标准 生活型是指植物长期适应外界环境形成的外部形态。通常以植物生殖器官（芽）渡过不良环境所处的位置决定其类型。对森林群落植物生活型分析对群落的本质属性认识有帮助。 10.1 高位芽植物（ph.）:休眠芽度过不良环境时在0.25m 以上。 1）大高位芽植物（Meg. Ph.）：高30m以上 2) 中高位芽植物（Med. Ph.）：高7.530m 3) 小高位芽植物（Mic. Ph.）：高27.5 m 4) 矮高位芽植物（N. ph.）：高0.252m 如果要进一步细分，以上各等级再加上常绿植物（E. N. ph.）和落叶植物（D. N. ph.）,10.2地上芽植物（ch）:过冬芽位于地表025cm处。 10.3地面芽植物（H）:过冬芽处于地面、地上部分一直枯死到土壤表面，地下部分都活着，芽常由枯叶所保护。例如，大部分多年生草本、多数蕨类植物、冬枯的草质藤本、地表附生植物等。 10.4地下芽植物（G）:过冬芽处于地下或水中。如多年生的根茎、块茎、块根、鳞茎等地下植物，部分根茎的蕨类植物，绝大部分的水生植物，个别草质藤本植物等。 10.5一年生植物（T）: 植物休眠芽连同植株死亡,植物以种子过冬植物，例如，一年生植物，包括个别的二年生植物。,11、多度与聚生多度 多度是描述植物在群落中多少程度的量，可以分为6个多度级。聚生度是描述灌木草本植物聚集性程度的量，可以6个聚生度级。 11.1 多度级 cop3很多 cop2多 cop1尚多 sp不多而分散 sol少而个别 un单株,11.2 聚生度级： soc个体靠扰成大片或背景化 cum小片云集 gr丛生成小团块，或小块集生（生态上的聚生），多度和聚生度可以连用，如： sp. cum不多而成小片云集 sop. soc很多而集成大片 sp. gr 不多而小块集生,样地记录表填写方法： 1.表头转抄总表。 2.样地号同总表。 3.地表种子可用1/4面积计算。质量以饱满或否表示。 4.幼树指乔木高33cm以上的，则干粗为2.5cm以下为幼树。 5.大幼树指乔木胸径2.57.5cm者。 6.分布类型：均匀、聚集、随机三种类型。均匀型用reg代表，示各个个体近似等距分布。群聚型用aggr代表，示个体成群或成团状分布。随机型用rand代表，表示个体分布是偶然的、随机的、不成均匀状态。 7.发生类型指是实生或萌发。,层间植物和频度,层间植物通常指藤本，附生等植物。 频度：是表示植物分布均匀程度的一个指标。,四、植物群落结构草图的绘制 （一）水平结构 在调查的样地内，选择一条长20m，宽5m的样带，测量每株乔木的位置及其冠幅，然后标在坐标上。 （二）垂直结构 在样带的20m长的边上，将位于这条边上的乔木、灌木、草本的每株植物，分别测量高度和位置，然后按比例绘在坐标纸上。 五、外业调查资料的整理与分析 （一）汇总外业各种数量指标,乔木层综合表的统计方法： 1. 树高、干高、胸径、基径、冠幅均按乔木层野外调查求算。 2. 亚层、株数、物候期、生活力、生活型均转乔木调查表。 3. 相对多度：相对多度是描述植物在群落中多少程度的一个量。多度要以株数基础，即为某种植物在单位面积内株数的百分数。 计算公式如下：,相对多度计算时一般在同一个层次内或者相同的生长型植物间进行多度的计算，否则意义不大。 4. 频度和相对频度。是描述物种在生态系统中分布均匀程度的量。一般指在一系列调查样方中，某种植物出现的样方数的百分率。公式如下：,相对频度：是指一个群落中在已算好的各个物种频度的基础上，再求算各个种的频度的相对值，其公式如下：,表59中有关指标的填写方法如下： 1.生态类型 指某种植物长期适应于某一生态环境，在生理生态上已经有了固定代谢途径与其他类型有着遗传上的差异。 例如对土壤的适应形成的类型：酸性土植物、中性土植物、盐土植物、沙生植物、岩生植物等。 对光的适应有阳性植物、阴性植物等。 对水分适应的生态类型。如水生植物（浮水植物、挺水植物和沉水植物）、陆水植物（湿生植物、中生植物和旱生植物）。,2.生长型 按物种的习性可分为乔木、灌木、草本、藤本、蔓生五类。 乔木可再分为常绿乔木、落叶乔木、常绿小乔木和落叶小乔木。 灌木可分为常绿灌木和落叶灌木、半灌木。 藤本分为木质和草质藤本两类。 草本分为直立茎草本、葡状茎草本和莲座状草本（如蒲公英、车前）和半莲座状草本（如藜芦）。草本植物按密度可分为密丛型与疏丛型的草本。,3. 根型分成下列7类。 轴根型：主根明显 ，如蒲公英。 刷根型：无主根，比须根粗，如冰里花。 须根型：无主根，在茎基部节上生长多数长短、粗细相似的根，如羊胡苔草等。 根茎型：地下茎有明显的节，有腋芽和顶芽，可以继续生长，如芦苇、鸢尾等。 块茎型：地下茎末端膨大呈肉质茎，如细叶十字花。 鳞茎型：为缩短的、扁平式的圆盘状地下茎，如百合、山葱等。 球茎型：球茎是短而肥大的地下茎，外部有明显的节和节间、干膜质的叶及腋芽，如慈菇。,如样地内有50株林木，其中兴安落叶松30株，那么兴安落叶松的相对密度为30/50=0.6或60%。,表510中有关指标的求算方法如下：,1. 密度指是单位面积上的个体数量。求算方法是,相对密度：指一个种的株数占样地内所有物种株数的百分比，求算方法为：,2. 林木显著度的计算：显著度是用来表示优势度的一个指标，一般用于森林层林木上，故可称林木显著度。由于林木显著度所求的是相对值，也可称相对显著度或相对优势度。求算公式如下：,在这个公式中重要值不超过100。 两个式中的相对密度，均可用相对多度代替，因相对多度是由一定样方面积中的株数所求得，其重要性是相近的。,3. 重要值（DFD指数和IVI）的求算：重要值是表示某种植物在群落中重要程度的指标。重要值有两种指标表示： DFD指数=相对密度+相对频度+相对显著度 在这个公式中理论的最大值可以等于300。 IVI，即重要值指数（Importance Value Index），其求算公式如下：,六、植被资源调查报告的主要内容 1.调查报告要达到的目的；能够产生的意义 2.调查方法、包括野外调查、室内数据统计方法。 3调查结果，包括各种图表和数据说明。对现有资源分析；对影响植被资源的生境因素（土壤、地貌、气候、水文及生物等）分析；对本报告结果的分析 4主要结论，提出开发利用、保护的意见。,第二节 植物种资源蓄积量的调查方法,一、概念 植物资源蓄积是植物通过生长累积起来的生物量。植物种资源蓄积量是十分重要的数量指数，是植物资源开发利用规划的基础。 植物种资源蓄积量：它包括植物种资源经济蓄积量（经济量）、总蓄积和经营蓄积量。 植物种资源总蓄积量：是指在一定面积（区域内）上所获得的，植物可利用部位（茎、叶、花、种子、果实、根、根茎、块茎等）的总量。这里的一定面积，可以是一定的自然区域，也可以是一定的行政区划单位。其数量一般是以重量单位表示的，如千克、吨等。,由于总蓄积量实际上常常不是全部都能被利用，因此，上述总蓄积量并不以提供一定的面积上某种植物资源确实的生产量。因此，有必要引入两个新的概念：经济蓄积量和经营蓄积量。植物种资源的： 经济蓄积量：是指一定面积上所获得的，符合有关质量要求的植物可利用部位（茎、叶、花、种子、果实、根、地下茎等）的数量，也就是总蓄积量中符合有关质量标准的部分。 经营蓄积量：人类利用可以到达地区；在维持资源持续稳定基础上，一定面积上符合有关质量要求的植物可利用部位的数量，也就是在可到达地区、可持续利用的经济蓄积量。,所以，经济蓄积量小于总蓄积量，而经营蓄积量又小于经济蓄积量。 年蓄积量、年经济蓄积量、年经营蓄积量：植物资源蓄积量概念是的静态。实际上植物资源是可更新资源，总是处于动态变化过程中，其数量和质量不仅在空间上是变化的，在时间上也是如此。但这种变化是有规律的，一般是以年为周期的。为此，我们提出年蓄积量、年经济蓄积量、年经营蓄积量这一概念，用以描述植物资源在一年中的变化情况。,二、植物种类资源蓄积量调查的外业工作 植物种类资源蓄积量调查的外业工作一般与植被资源调查的外业工作同时进行。 草本植物资源样地调查的方法：通常情况下，草本调查是将样方内全部植物连根挖起，清洗泥土，分开种类，秤鲜重，再烘干或者风干，再秤重。 填写表511及表512各项目的调查，在以木本层片占优势的群落中，只进行表53各项目调查即可。,三、植物种资源蓄积量的计算 植物种资源的外业调查结束后，应以调查的基本单元（群丛）为单位，统计重复样地（同一群丛）的资源植物单位蓄积量指标。并按5-1式求出样本平均值，作为总体平均数的估计值。 5-1式中：xi第i个样方的实测值； n样本单元数（即调查的样方数）,然后，根据5-2，5-3式求得某群落类型（一般为群丛或群丛组）中某资源植物的蓄积量，将各群落类型中的某资源植物的蓄积量累加，即可得到一定面积的植物种资源总蓄积量或经济量。 5-2 5-3 式中：Wf某群落类型中某种植物种资源的总 蓄积量（鲜重）； Wd某群落类型中某种植物种资源的蓄积量（干重）；,某群落类型中某种植物种资源单位面积上平均值（鲜重/ha）； 某群落类型中某种植物种资源单位面积上经济量平均值（干重/ ha）； F某群落类型资源植物的频度（适合于随机抽样）； S某群落类型的面积。源于本章第一节的“植物资源现存量统计表”。 根据以上多次计算所得结果，形成其调查区域各植被类型植物种资源蓄积量统计表和各种植物种资源总蓄积量或经济量统计表。,四、植物资源年允收量的求算 年允收量是保证资源持续利用的采收量。如果根据经济蓄积量采收，必将逐渐造成资源的减少和枯竭，达不到资源永续利用的目的。 如何