蓁山针阔混交林的群落结构与类型研究.doc

普通生态学实验 实验七：森林群落调查分析实验八: 草地群落调查分析实验九: 物种多样性分析鲁东大学学 院： 生命科学学院专 业： 生物科学年 级： 2009级4班组 别： 1、2组实验类型： 综合型报告完成时间： 2012 年 6 月 29 日蓁山针阔混交林的群落结构与类型研究前言：生物群落是指在相同时间内聚集在同一地段上且相互之间具有直接或间接关系的各物种种群的集合。植物种类不同，群落的类型和结构会不同，种群在群落中的地位和作用也会不同。通过对群落结构和类型的调查、分析，可以了解到群落的组成，便于分析种群在群落中的功能及人工修复群落对生态系统的作用。为学习并掌握森林、草地群落的调查的方法，群落调查资料、数据统计和分析方法以及物种多样性的分析方法，利用样方框、皮卷尺（或测绳）、钢卷尺、GPS、袖珍经纬仪、剪刀、克称、调查记录表格、计算器、计算机等工具，以小组为单位进行了“蓁山针阔混交林的群落结构与类型的调查与研究”烟台蓁山属山东半岛北部黄海沿岸丘陵，是受城市市区包围的岛状丘陵，其范围北至胡家山，南至蟒蛇顶，主体呈北北东、南南西走向。地理坐标为N3731 373220，E121191212115，最高点夹描顶海拔为327.6m，其他山峰高度在230250m。其西和西南为浃河及其河口冲积平原，北为海岸平原，以东隔着狭窄的丘间平原，与塔山、岱王山等相望，共同组成烟台市的“大南山”。土壤为棕壤，成土母质为花岗岩，山体延多方向延伸，与土壤结合，形成多种小生境。本区域是栽培赤松、麻栎的林区，地带性植被应为以这二种植物为建群种的落叶阔叶林。周围平地已全部开发为烟台市的市区， 以建筑物、街道和城市人工绿地为主, 属典型的城市市区内的岛状山地。本地属温带季风气候，年均降水量740.3mm，年平均气温12。由于人类活动及灾害的影响，群落受到了很大的破坏，后经过人工栽植后，现今乔木多以刺槐、为建群种，草本植物主要为的龙常草和披针叶苔草。本次实验调查是在以上所述的暂时性次生林地进行的。具体位置为N373147.2，E1212111.5实验日期：2012年6月17日报告编写人员及其分工：徐玉恒前言崔海燕、曹玉燕群落的种类结构吕婧群落的空间与时间结构林芳芝主要乔木树种的龄级与更新状况柳昭君、楚爱霞群落的物种多样性特征刘哲、周文娜群落的相似性与群落分类吕宪伟问题与讨论一、群落的种类结构(一)调查地植物种类名录种名Raunkiaer生活型体态生活型科刺槐 Robinia pseudoacacia L.高位芽植物乔木豆科(蝶形花科)麻栎 Quercus acutissima Carruth高位芽植物乔木壳斗科山合欢（幼） Albizia kalkora (Roxb.)Prain高位芽植物灌木豆科荆条 Vitex negundo var. heterophylla高位芽植物灌木马鞭草科扁担木 Grewia biloba var.parviflora高位芽植物灌木椴树科南蛇藤 Celastrus orbiculatus Thunb高位芽植物灌木卫矛科萱草 Hemerocallis fulva地面芽植物丛生禾草及莎草百合科龙常草Diarrhena manshurica Maxim.地面芽植物丛生禾草及莎草禾本科茜草 Rubia cordifolia地面芽植物杂草类茜草科地榆 Radix Sanguisorbae地面芽植物根茎禾草及莎草蔷薇科北京隐子草 Cleistogenes hancei Keng地面芽植物根茎禾草及莎草禾本科披针叶苔草 Carex lanceolata Boott地下芽植物根茎禾草及莎草莎草科（二）科属分析从上表可看出此地禾本科的植物种数最多，而豆科种类次多，马鞭草科、椴树科、壳斗科、卫矛科、蔷薇科、百合科、茜草科只有一种。草本植物和灌木居多。由此也可看出该群落植物种类较少。 （三）.群落生活型谱Raunkiaer生活型谱高位芽植物地上芽植物地面芽植物地下芽植物一年生植物合计种数50.0%0%41.7%8.3%0%100%Raunkiaer生活型谱具体的是以休眠或复苏芽所处位置的高低和保护的方式为依据分成5种生活型。生活型是生物对外界环境适应的外部表现形式，同一种生活性的生物，不但体态相似，而且在适应特点上也是相似的。在本调查地中，以高位芽植物种类居多，其次地面芽植物相对较多，多年生植物较多，没有地上芽植物和一二年生植物。该现象反映出了该群落所在地（温带地区）的气候四季分明，温差较大，有一个较长的严冬季节，但与周围环境相比，由于坡向或坡度原因温度可能相对会高些。体态生活型谱常绿乔木落叶乔木灌木半灌木跨层植物多年生草本一二年生植物合计丛生禾草及莎草根茎禾草及莎草杂类草种数0%6.2%20.8%0%0%41.0%28.6%3.4%0%100%（四）.层片结构分析层片是指由相同生活型或相似生态要求的物种组成的机能群落。该调查地群落层片有落叶阔叶乔木层片,其组成成分主要有刺槐 (Robinia pseudoacacia L).、麻栎( Quercus acutissima Carruth)，灌木层片, ,其组成成分主要有山合欢（幼） (Albizia kalkora (Roxb.)Prain)、荆条( Vitex negundo var. heterophylla)、扁担木( Grewia biloba var.parviflora)，丛生禾草与莎草层片，其组成成分主要有萱草（ Hemerocallis）、龙常草（Diarrhena），根茎禾草及莎草层片, ,其组成成分主要有北京隐子草 （Cleistogenes）、披针叶苔草 （Carex），杂类草层片。其中优势层片是丛生禾草及莎草层片; 伴生层片有灌木层片, 丛生禾草与莎草层片, 根茎禾草及莎草层片; 偶见层片有落叶阔叶乔木层片, 杂草类层片。通过对层片结构的分析，发现该群落植物对环境资源的利用不充分，乔木层片处于劣势地位，因此此群落稳定性差，容易被恶劣的环境条件或者很多人为的因素所影响。（五）.重要值与群落命名群落三植物重要值排序乔木层麻栎灌木层麻栎山合欢扁担木刺槐草本层龙常草披针叶苔草萱草茜草地榆群落二植物重要值排序乔木层刺槐麻栎灌木层麻栎荆条扁担木山合欢刺槐草本层龙常草披针叶苔草萱草群落一植物重要值排序乔木层刺槐灌木层扁担木山合欢南蛇藤荆条草本层龙常草披针叶苔草北京隐子草萱草由于我组调查样地数量较少，因而直接用重要值的排序来确定群落的建群种、优势种并为群落定名群落一：刺槐-扁担木-龙常草群从群落二：刺槐-麻栎-龙常草群从群落三：麻栎-龙常草群从2、 群落的空间与时间结构及其生长与生存状况群落结构是指群落内的所有种类及其个体在空间中的配置状况。所有群落在生物中都各自占有一定的生存空间，它们构成了群落的空间结构。群落空间结构取决于两个要素，即群落中个物种的生活型既由相同生活型的物种所组成的层片，生活型和层片可看作是群落的结构单元。根据调查地蓁山的实际情况，我们将其群落空间结构分为垂直结构、水平结构和时间结构。下面就根据调查的实际情况，对每种空间结构进行详细的阐述。2.1群落的垂直结构群落的垂直结构主要是指其垂直分层状况。本次调查在三个不同的海拔高度上分别取样。乔木层：由于本组所取样方内的物种数目较少，在乔木层只有刺槐和麻栎。样方一：样方面积25，在本样方中只有刺槐一种乔木平均高度650cm，枝干较细，密度为6/25，分布较密集，但冠幅相对较小，枝叶不够茂密，因此遮阴效果不是很好，对其下层植物的生长影响不大。该物种在自然条件下生长，没有受到人为因素的干扰。样方二：样方面积25，在此样方中存在刺槐和麻栎两中乔木。分布密度分别为，刺槐：3/25，麻栎1/25，虽然刺槐分布密度相对较大，但是在高度上刺槐的高度相对较低，枝干较细，且枝叶稀疏，隐蔽效果较差。两物种都是在自然条件下生长，没有受到人为因素的干扰。但在外观上麻栎更显粗壮高大。样方三：样方面积25，该样方中乔木分布很少，只有一棵麻栎，但是生长高大，枝叶辐射范围较广，在自然条件下生长较好。灌木层：在三个样方中的灌木层主要有以下物种：荆条，扁担木，山合欢，南蛇藤，麻栎幼苗以及刺槐幼苗，且生长状况良好。样方一：包括四个物种，荆条，扁担木，山合欢幼苗，南蛇藤。其中以荆条和南蛇藤为主。其中荆条和扁担木的平均高度较高，而南蛇藤相对比较低矮。且各物种都在自然条件下生长良好，没有受到人为因素影响。 但对下层植物的隐蔽效果较差。样方二：该样方内的种类较多，有荆条，扁担木，麻栎幼苗，刺槐幼苗，山合欢，但大部分分布稀疏，只有麻栎幼苗较密集为4/25，高度较低矮，冠幅较小，但在自然条件下生长良好。样方三：该样方内的灌木有山合欢幼苗5株，麻栎幼苗2株，刺槐幼苗8株，和一株扁担木。该样方内的灌木相对较高，且枝干相对粗壮，且隐蔽效果较好，在自然条件下生长状况良好。草本层：在三个大样方中草本层植物分布相对均匀，相差不多。在样方内存在的主要物种有三：龙常草，披针叶苔草以及萱草，覆盖率高达80。其他种类分别为：隐子草，茜草，地榆。各种在自然条件下生长状况良好。2.2群落的水平结构群落的水平结构主要指群落内部各异质性片段的镶嵌状况，未调查，暂不分析。2.3群落的季相该群落建筑群：刺槐该群落优势种：乔木层为刺槐，灌木层为荆条，南蛇藤和麻栎幼苗，草本层为龙常草该群落物候期：主要处于营养期，极个别处于花期分析：该群落整体生长状况良好，乔木层物种数目较少，且分布较稀疏，多下层植株的生长影响较少，灌木和草本层相对密集且优势种明显，资源利用率较高。三、主要乔木树种的龄级结构与更新状况刺槐： 麻栎：OA=多度=9/11=81.8% OA=2/11=18.2%0B=频度=2/3=66.7% OB=1/3=33.3% OC=等级度=2/5=40% OC=1/5=20%OD=显著度=63.4% OD=36.6%总株数=11树种总计株数%株数%株数%株数%株数%株数%刺槐000000218.2763.6981.8麻栎00000000218.2218.2在本次生态试验中，通过实验结果可看出属于级的刺槐占得比例最高，高达63.6%，而在麻栎这个树种中，也同样是级树种占多数。总体来看，在所选的生境中，级、级树种最多而处于、期的则为0，可以看出该林地及树种处于成熟期，而幼龄树种很少甚至没有 。从这次的实验数据看，乔木树种的年龄集中在、两个树龄说明这是个成熟林。在这片林地中乔木的更新很慢，可能最后会导致生长的衰退。4、 群落的物种多样性特征分析Gleason指数 DS/lnA 式中A为单位面积，S为群落中的物种数目。Simpson指数 式中Pi为种i的个体数占群落中所有种的个体数之和Shannon指数（又称Shannon-Wiener指数） 式中Pi为种i的个体数占群落中所有种的个体数之和Shannon均匀度指数 E/lnS 式中S为群落中的物种总数。个体数重要值Gleason指数Simpson指数Shannon指数Shannon均匀度指数DD（Pi计算）D（用重要值计算）H（Pi计算）H（用重要值计算）E（Pi计算）E（用重要值计算）样方一刺槐60.3272.7960.774-5.326-1.791-1.296-0.815-0.590荆条40.197扁担木10.376山合欢30.234南蛇藤50.200龙常草182.384披针叶苔草50.329萱草10.148隐子草10.361944样方二刺槐30.2802.4850.751-4.830-1.639-0.437-0.788-0.210荆条10.215扁担木10.177麻栎50.554萱草10.176山合欢10.154龙常草132.209披针叶苔草80.658833样方三刺槐80.3013.1070.676-7.069-1.9120.226-0.8700.103扁担木10.215山合欢50.322龙常草132.246披针叶苔草301.371萱草270.570茜草60.128地榆10.062麻栎30.748974由表可以看出：计算得出的这几个指数，并没有什么规律性可循，但是对三个样方综合分析，样方三是多样性最丰富的，样方二是物种多样性最差的，但根据Shannon均匀度指数可以看出，样方二是物种分布最均匀的。同时发现而用Simpson指数所计算出来的数据跟其它指数计算出来的有存在较大差别。分析以下原因：（1）取样面积过小，物种分布不均匀。（2）人为误差，测量时不经意间存在着人为误差及系统误差。（3）测量时间也存在一定的误差，我们是在其他班级测量过之后才去的，有一些植物已被践踏。（4）所统计的物种数量过少。五、群落的相似性与群落分类（1） 数据变换与处理经过处理后，将调查中共取得3个样方中6个评价种的重要值列表：物种样方123刺槐0.3270.2800.301 扁担木0.3760.1770.215山合欢0.2340.1540.322龙常草2.3842.2092.246披针叶苔草0.3290.6581.371萱草0.1480.1760.570（2） 群落相似性分析计算每2个样方之间的欧氏距离如下： =0.433同理，d23=0.835，d13=1.148（3）聚类：其结果表明，样方1和样方2的相异性小于样方1和样方3的相异性，也小于样方2与样方3的相异性，所以，样方1和样方2被合并为一组，即样方1和样方2属于同一类型，而样方3为另一类型。（4） 用原始样方对比的方法对聚类结果进行检验，没有发现错误。（5） 各类内部实体间的共同性和各类之间的差异性分析温带落叶阔叶林植被的物种构成复杂多样，但考虑到样方优势种和常见种对群落的意义，也为了统计的方便，只取重要值1.00的物种用于植被的聚类分类。以欧氏距离为分类标准，对三个样方内的植物群落物种重要值的聚类分析，在各种因子的作用下，植物分布规律均呈现一定的规律。经聚类分析，沿海城市烟台芝罘区蓁山海拔30m多以下样地植物群落主要分为2大类型主要根据样地的物种组成和重要值的统计分析，第一大类型（如样地1、2）是以龙常草草丛占明显优势的类型，其重要值为几种样本植物最高。该类型植物种类丰富，主要有刺槐、山合欢、荆条、扁担木、龙常草、披针叶苔草等；第二大类型（如样地3）也以龙常草为建群种，披针叶苔草、麻栎为优势种，以及地榆、茜草、刺槐、扁担木、山合欢、萱草等组成的群落类型，植物物种组成差别比较大，物种丰富度较高，但物种密度大。偏差原因分析：样地3与样方1、2出现偏差，主要是由于其生境原因。这三个样地均为黑色基质松软土壤，有灌丛荆条、山合欢幼苗以及南蛇藤等生长；样地3位于蓁山上部靠山顶处，可能受到太阳光照强度的影响，且样地1、2靠近人员往来较为密集的山路边；样地间有山间雨水冲击形成的沟壑，沟壑间有石块杂落错致，因此会一定程度上影响种群、群落之间的物种分布以及影响该生境下的小气候。结论：聚类分析以数量数据为基础的计算结果说明的是基于物种在各个样地的重要性的群落结构或功能上的异同程度。本文用组平均聚类法把烟台市市芝罘区蓁山植物群落分成2大类型，研究结果与植物群落主要沿着梯度方向呈低矮草本高草灌丛的空间分布结果基本一致。其中一年生草本龙常草、披针叶苔草、萱草等，多年生灌木乔木如：山合欢、刺槐、麻栎等构成的以刺槐为主的单一群落属于典型的温带常绿阔叶林植被，另外该样地受人为干扰较重（大跃进期开山造田，前几年发生火灾），且生境比较特殊位于鲁东大学的后方，通过聚类反映出了植物群落的人为痕迹，以及群落之间物种之间的连续性与间断性。六问题与讨论本次实验采取的调查方法为样方法，将森林与草地结合，即将调查样地设于有明显草本层的群落地段，分析时既作为森林群落整体分析，也将其中的草本层单独按草地群落分析。取样面积，一般草地群落为1m1m ，森林群落为 5m5m。，由于条件有限，我们做了3个5m5m森林群落