北京百花山自然保护区实习调查

PAGEPAGE30北京百花山自然保护区生态学实习报告班级：园林05-2班小组：三组小组成员：顾嵌王鹏韩春光丁宁萨娜李一淼卫夏青杨佩刘何王晋芳实习时间：2008年5月14—16日实习地点：北京百花山自然保护区（位于北京市门头沟区清水镇）摘要：百花山四时都有景色，春季绿草如茵，百花争艳，鸟语花香；秋来层林尽染，五彩缤纷；冬日白雪皑皑，银装素裹，别是一番天地。百花山丰富的动植物资源为人们提供了宝贵的研究资料和游览资源，此次我们就是到百花山做生态学实习，充分利用其丰富的资源，在利用的同时不忘记维护保护其现有资源和环境的现状。关键词：百花山自然环境植物群落华北落叶松林白桦林森林路线调查样方调查一序言：百花山自然保护区动植物资源丰富、景色优美、景区多样，是生态专题游、生态观光游、科学考察、实习探险、避暑度假的理想场所。百花山自然保护区的生态旅游区群山环抱、溪水潺潺、云遮雾障、奇花异草、稀禽珍兽，构成了百花山自然保护区的独特景致。二实习地点的自然概况（一）地理位置北京百花山自然保护区位于北京市门头沟区清水镇境内，位于北京市的最西部，保护区距市区80km，与河北省涞水、涿鹿及怀来县相邻。保护区面积21743.1hm2，是北京市面积最大的保护区。北京百花山自然保护区地处太行山山脉、小五台山支脉向东延伸山地，属于北京西山凹陷构造区的西山褶皱隆起区，在本区大部分山地海拔高度在1000~2000m之间，最高峰东灵山海拔2303m，是北京第一高峰；百花山海拔1991m，为北京市第三高峰。百花山和东灵山山势陡峭、山体连绵、雄伟壮观，构成了北京西部最好的天然绿色生态屏障。（二）气候百花山自然保护区地处亚高山地带，属于中纬度温带大陆性季风气候区，垂直变化明显，昼夜温差大，气温偏低，降水量较多，四季分明，冬季寒冷多风且干燥，夏季温热多雨，春季干旱，风沙盛行，秋季晴朗少风，寒暖适中，但雨量偏少。年降水量在450－720mm，多集中了植物生长的旺季—夏季，有利了植物的生长发育；6、7、8三个月的降水量约占全年降水量的74％，其中，尤以7月份降水量最大，且多为暴雨；冬季降水量最少，只占全年的2％，秋季降水量占全年的14％，春季降水量约占全年的10％，所以春旱严重是百花山气候的显著特征之一。全年平均气温在6－7℃，最热月是7月份，平均温度22℃；最冷月是1月份，平均温度－5.7℃。3-4月气温急剧上升，10-11月气温突然下降。年积温≥3800℃，全年无霜期110天左右。一、光能资源太阳辐射是绿色植物通过光合作用制造有机质的能量来源，也是热量的主要来源。1．太阳总辐射百花山自然保护区未观测太阳辐射资料，是以门头沟、斋堂和霞云岭的资料为依据做为参考。门头沟海拔高度92.7m，全年总辐射为130654kcl/cm2，斋堂海拔高度440.3m，为139245kcl/cm2，霞云岭海拔高度900m，为112330kcl/cm2。从太阳总辐射来看，随着海拔高度的增加，太阳总辐射有减少的趋势。2．各季节向的太阳辐射与生理辐射若用温度划分季节，各季节之间太阳辐射与占年总量的百分比有较大的差异。太阳辐射不能全部被植物所利用。叶绿素具有选择吸收的特性。它只能吸收0.38-0.71μm光谱区间的可见光。通常称为生理辐射，一般以总辐射的1/2计算，太阳辐射与生理辐射在各季节间的特点是春夏多、秋冬少。3．日照及百分率百花山自然保护区全年率均日照时数为2000h，日照百分率仅为45，比斋堂少14%左右（表1.3）。小龙门气象台观测的数据，可以代表百花山自然保护区。表1.1日照百分率项目地点月份全年123456789101112日照百分率（%）门头沟58585653595038456060545153斋堂67656057625643506264616459小龙门36495253554740415047342745二、热能资源1．气温（1）气温的水平分布百花山的地势是由西北和西南向东南和东北倾斜，而气温和水平分布规律正相反，由东南和东北向西北和西南递减。表1.2月平均气温及累年年较差，月平均最高气温、月平均最低气温及累年平均日较差（℃）地点项目月份全年累年年较差AAAR123456789101112门头沟月平均气温（11）-3.9-1.25.313.119.523.925.623.819.612.84.4-1.811.729.5月平均最高气温温（2）1.74.711.318.925.529.530.128.725.818.79.93.417.3月平均最低气温温（3）-9.2-6.6-.0.76.712.317.921.119.313.57.3-0.2-6.26.3累年平均日较差差（4）10.911.312.012.213.211.69.09.412.311.410.19.611.0斋堂月平均气温（11）-6.5-1.93.313.318.923.423.722.817.610.92.1-4.810.230.2月平均最高气温温（2）1.56.111.120.626.230.929.629.625.918.89.22.917.7月平均最低气温温（3）-12.1-7.6-3.66.010.716.318.717.410.54.01.1-10.04.0累年平均日较差差（4）13.613.714.714.615.514.610.912.215.414.812.012.913.7小龙门月平均气温（11）-10.1-6.5-2.46.512.216.818.316.811.35.4-2.0-9.04.828.4月平均最高气温温（2）-3.80.74.814.320.424.923.823.319.112.44.5-2.611.8月平均最低气温温（3）-14.4-11.4-7.70.15.110.814.012.86.40.6-6.5-1.28-0.3累年平均日较差差（4）10.612.112.514.215.314.19.810.512.711.811.010.212.1注：此表引自茅世森、宋凤山、小龙门地区的气候特征,1997（以下同）。（2）气温的垂直分布百花山自然保护区南北纬度相差不大，对温度影响不明显，而高度相差近1500m，所以气温垂直变化显著。一般高度每升高100m气温下降0.6℃，百花山地区下降0.4℃。2．地温地温周期变化特征，通常以最高温度和最低温度之差（即较差）和最高温度与最低温度出现时间来描述。3．冻土从表1.8中可看到，小龙门冻土深度达110m，冻土时间长达半年之久。冻土深度是斋堂的1倍半，冻土时间也是斋堂的近两倍左右。表1.3冻土地点年代开始结冻日期（日/月）完全解冻日期（日/月）最大冻土深度（cm）备注斋堂1992-199931993-199941992.111.91993.111.181993.3..231994.3..217376平均值极值小龙门1992-199931993-199941992.111.101993.111.71993.5..181994.5109110因冻土器铁链断断开,没有测到到解冻日期期4．霜期百花山山地沟谷区的初霜发生在9月10日左右，终霜发生在5月30日，平均天霜期110天左右。（三）土壤本区在全国土壤区划中属于褐色土地带。在本区的土壤形成与分布规律中，起主要作用的是海拔高度及由它所决定的生物气候特点、地形和地质因素。生物气候因素决定了本区土壤的形成与垂直分布。在海拔1800m以上的山地顶部，气候冷湿，植被为根系密集的亚高山草甸，发育着亚高山草甸土；海拔1000—1800m的中山地带，气候温凉，植被以森林及其次生灌丛群落为主，土壤为山地棕壤；海拔1000m以下的低山地带，气候温和，由于森林遭破坏，植被以落叶灌丛为主，土壤为本区地带性土类褐色土。地形决定了土壤的局部分布形式，如山地阳坡强烈侵蚀，岩石斑驳裸露，土层薄而多含风化角砾，因而在中山阳坡发育着粗骨性棕壤，低山阳坡发育着粗骨性褐土，而阴坡风化侵蚀作用较弱，植被较密集而环境较湿润，土层厚，因而发育着典型棕壤与淋溶褐土。地质因素决定了土壤母质的性质，从而对土壤形成，特别是上属一级的理化特性有深刻影响，如酸性岩类、硅质岩类、基性岩类、碳酸盐岩类等，在各土壤亚类之下，决定了土属的分异。因此，本区土壤的分类原则主要考虑气候、海拔、地形、岩性等，划分依据是土壤发育的剖面层次及其理化特性。由于本区处于深山区，地形切割及侵蚀作用强烈，土层普遍较薄而且厚度多变，这样，依据土层厚度划分土壤便失去意义，因此，本文对土壤只划分到土属，没有进行土种划分。本区共有4个土类，9个亚类。（1）草甸土：①亚高山草甸土。（2）棕壤：②山地棕壤；③山地生草棕壤；④山地粗骨棕壤。（3）褐土：⑤淋溶褐土；⑥普通褐土；⑦粗骨褐土；⑧碳酸盐褐土。（4）耕作土：⑨耕作土。（四）植被植被类型的多样性百花山自然保护区复杂的自然环境，为不同植物种群的生长提供了多样的生态环境，加之有种类繁多生态习性各异的植物种，因而组成了多种类型的植被。根据《中国植被》的分类单位，将百花山自然植被划分为寒温性针叶林，温性针叶林、落叶阔叶林、落叶阔叶灌丛和草甸5个植被型29个群系。保护区天然植被丰富，次生林发育完好，表现出自然的森林生态进展演替过程。在低山地带主要表现为，山杏灌丛、山桃灌丛、三桠绣线菊灌丛等向油松林、辽东栎林或油松栎树混交林的方向演替；在中山地带主要表现为，平棒、毛榛灌丛向山杨林进而再向落叶阔叶林方向演替；在中高山地带主要表现为，鬼见愁、金露梅、银露梅灌丛向坚桦、白桦林演替，进而发展为华北落叶松林。百花山的主要乔木树种是油松、华北落叶松、侧柏、辽东栎、山杨、桦木、白蜡、核桃楸。植被垂直带谱明显百花山自然保护区有明显的垂直带谱，依垂直分布的特点，可将本区植被分成低山落叶阔叶灌丛带、中山落叶阔叶林带和亚高山草甸带三条带。低山落阔叶灌丛带以荆条灌丛为主，其海拔从600—1000m左右。中山落叶林带海拔范围为1000—1900m，分布着本区的地带性植被类型—暖温带落叶阔叶林，本带土壤以山地棕壤为主，在海拔800—1600m的地段以辽东栎林，及混有辽东栎的落叶阔叶混交林为主；海拔1600—1900m地段主要有白桦林、硬桦林、棘皮桦林等分布。在海拔较高的山顶及其山坡上部为亚高山草甸带，分布着矮柴苞尾+细柄苔草（下部）和紫苞风毛菊+细柄苔草甸（上部）为主的植物群落。逆行演替逆行演替华北落叶松林亚高山草甸带中山落叶阔叶林带低山落叶阔叶灌丛带大叶白蜡林落叶阔叶混交林核桃楸林辽东栎林油松林油松栎树混交林栓皮栎林鹅耳枥林侧柏林硕桦林白桦林山杨林坚桦林棘皮桦林鬼见愁灌丛金露梅灌丛银露梅灌丛沙棘灌丛毛榛灌丛平榛灌丛二色胡枝子灌丛山杏灌丛山桃灌丛三桠绣线菊灌丛杂灌丛荆条灌丛虎榛灌丛紫苞风毛菊＋细柄苔草草甸矮紫苞鸢尾＋细柄苔草草甸进展演替杂草类草甸白羊草、黄背草草地图1.1百花山自然保护区植被演替趋势百花山植被进展演替的趋势是：草地—灌丛—次生林—地带性森林；反之，是逆行演替。由于人为破坏，目前地带性森林已经很少，植被逆行演替在大部分地区仍在继续。因此，应采取有效措施，保护本区的植被资源。三调查研究时间、地点、过程和方法此次调查历时三天，主要内容有植物识别，森林类型的线路调查，植物群落结构特征调查，群落种群分布格局分析，群落光照条件的测定以及城市人工群落的调查。详见下面分析植物识别工具植物检索表、旧杂志（用以夹标本）地点在百花山海拔1100—1300之间采集标本进行识别，由教师带领。实习方法和步骤每小组采集识别标本不少于100种利用检索工具并配合老师讲解识别出每种植物的科、属、拉丁名等写出植物名录（科、属、种中文名称和拉丁名及主要识别特征）并插入图片。（以上植物识别内容见下面附件七中的附件1）森林类型的线路调查目的：了解研究区域内植物群落类型的基本情况。研究方法：线路记载、典型群落类型初步调查。外业调查方法线路记载工具：海拔仪、GPS、手罗盘用海拔仪测定海拔高度，步速器测定距离，手罗盘测定方位。起点为0号转折点，每逢拐点编号，测定海拔高度、距离和方位，记入下表（森林类型线路记录表）Tips:从某点的磁北方向线起依顺时针方向到目标方向线间的水平夹角为该点磁方位角。三号点零号点一号点五号点二号点六号点Tips:从某点的磁北方向线起依顺时针方向到目标方向线间的水平夹角为该点磁方位角。三号点零号点一号点五号点二号点六号点林木调查每到达一个森林林类型，要要记载该类类型所处的的林班和小小班，按调调查顺序为为标准地编编号，并记记录到达最最近调查线线路上拐点点的方位和和距离，测测定标准地地的海拔、坡坡向、坡度度和坡位，记记载林型的的名称和土土壤类型。然然后，利用用角规进行行林木调查查。在调查查地段中间间选择一个个角规的中中心，用角角规环绕一一周依次测测定每一株株树木的名名称、胸径径、树高、角角规值（角角规的豁口口取1cm），记入入下表中（森森林类型线线路调查记记录表）。利利用生长锥锥测定平均均树木年龄龄（人工林林可根据造造林年代确确定）。郁闭度的测定方方法:百步抬头头法。该方法可用于野野外对于森森林概况指指标的定量量估测。其具体做做法是：在要测定定的森林群群落中随意意选一个点点，然后沿一一个方向走走步，每走一步步抬一下头头看视线正正上方是否否有枝叶盖盖住。如果可以以看到就记记该点为11，如果没有有枝叶而只只能够看到到天空,那么记该该点为0。如此方法法在该方向向上走十步步，然后沿S形继续。结果应该该测得一个个横十步纵纵十步的方方形地块，共计100个点(这100个点有0也有1)。然后统计100个点中1的总数，用该值除除以100即得这一一片森林群群落得郁闭闭度值。（2）林相(分层):草本，灌木，林林冠层(20%层高可分分亚层)。（3）起源:人工或天然，实实生或萌生生。一般树龄龄比较一致致，生长比较较规则的多多为人工林林。（4）林龄:同龄、异龄。主主要看胸径径树高。（5）林木组成:十分分法(角规测定)幼树、下木、活活地被调查查幼树（1.5米米以下的乔乔木树种）、下下木（灌木木）、活地地被（草木木植物）调调查按项目记入下表表3中《下木木灌木、幼幼树》调查查记载表》和和表4《活地被被（草木、小小灌木）调调查记载表表》。记载载方法如下下：A总体情况：校准准地（样地地）号、总总盖度、平平均高、成成层现象、分分布状况等等。B填表：：a植物名称:对于于植物名称称不确定的的种类，采采集标本，拴拴上标签，写写明样地号号及标本编编号。b层次：分别别目测整个个样地内的的下木（灌灌木）和活活地被（草草本）是否否有分层、由由地表向上上分别为第第一层、第第二层………，用罗马马字母Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ……表示。c覆盖多度等等级：覆盖盖度，即枝枝叶覆盖地地面的百分分比。d平均高度：：距地面的的高度。e生长状况：：良、中、差差f分布状况：均匀匀、随机（散散生）、群群团（丛生生）（4）层外植物调查查层外植物（藤本本植物）记记载种类名名称、盖度度（%）、生长长方式（攀攀援、附生生、寄生）、分分布状况（均均匀、随机机、群团）记记入表5《层外植植物调查记记录表》（5）更新调查一般用样方法或或无边界样样方法，本本次采用下下木的调查查方法记入入其调表。（6）土壤调查在标标准地内用用锹挖出一一个土壤剖剖面。记载载标准地（样样地）号、剖剖面位置。按按剖面特征征划分A。AíBBCDD层，测量量各层次的的深度范围围，并描述述土壤剖面面的形态特特征，记入入表6《土壤调调查记录表表》。形态态特征的描描述方法如如下：A颜色B质地：粘土，可可捻成3mmm的细条条，弯成22-3cmm的小环，无无裂痕重壤土土，小环压压扁时产生生裂纹中壤土土，产生裂裂痕或断开开轻壤土土，用手提提起时即碎碎裂成段砂壤土土，几乎不不能捻成土土条沙土，根根本捻不成成土条C结构：块状、核核状、团粒粒状、柱状状、片状D湿度:干、稍润、润、潮潮、湿E紧实度：极紧实实、紧实、适适中、疏松松、松散F根量：盘结、多多量、中量量、少量、无无根系G石砾含量：%H新生体：铁结核核等J侵入体：砖头等等内业数据处理方方法（1）将采集到的植植物标本通通过查植物物检索表确确定名称，并并写出拉丁丁文。（2）整理外业调查查表格，计计算角规测测树数据，并并写明计算算方法。写写出林分组组成式。（3）绘出森林类型型线路调查查平面图（方方位和距离离）和剖面面图（海拔拔高度和距距离），注注明调查点点的位置。（4）各调查的森林林类型描述述，可查阅阅资料，包包括：①分布状况况（分布区区、海拔、地地形等）；；②土壤类型型及其土层层厚度和特特征；③林分结构构：树种组组成、层次次、密度、蓄蓄积、郁闭闭度、平均均年龄、胸胸径、林分分高度等；；④下木、藤藤本状况：：种类组成成、优势种种类、层次次、高度、生生长、分布布状况等；；⑤草本状况况：组成、优优势种及其其他特征。⑥天然更新新状况：密密度、分布布、生长状状况等；⑦经营建议议。林木群落结构特特征调查群落最小面积调调查调查地点：百花花山海拔约约1800处高山草甸甸调查过程,内容容和方法:取样最小面积调调查——巢式增加加面积。增加取样面积法法，具体方方式和顺序序如下。按按图示1方式扩大大：用皮尺和测绳圈圈定范围，以以1m×1m开始，测测定范围内内出现的植植物种类，再再将面积扩扩大一倍，即即2m×1m，测定定新出现的的植物种类类；以此类类推，每次次面积扩大大前一次的的一倍，测测定新出现现的物种，直直到没有新新物种出现现为止。我我组最后扩扩大至8mm×8m时发现现没有新物物种出现。结果见表71246357图1图1林木的点四分法法调查仪器准备测测绳、皮尺尺、围尺、测测高器、木木杆外业调查方法在所要调查查的林分中中，用测绳绳开设几条条线，在线线上每隔55米或10米机械布点点。在每个个点上用木木杆作一垂垂线，划分分为四个象象限，在每每个象限中中找距点最最近的一棵棵树，记载载树种名称称，测定点点树距离、胸胸径、树高高，共计测测定30个点，记记入《表88点—四分法调调查记录表表》。内业计算ABCDEFGHIJK上述计算结果记记入《表88点—四分法调调查的群落落特征简表表》林下植物样方调调查方法调查工具测绳、皮尺、钢钢卷尺、2米秆两根根外业调查方法用用测绳或皮皮尺在群落落中设置若若干条平行行线，在线线上间隔33-5米等距设置置25个样方方，调查灌灌木样方面面积2米×2米，草本样样方面积11米×1米。记载每每种植物的的名称（不不能确定名名称的采集集标本）、株株数、平均均高度、生生长状况、分分布状况等等，记入《表表9下木木（灌木、幼幼树、藤本本）调查记记载表》和和《表100活地地被物（草草本、小灌灌木）调查查记载表》。重要值计算设设样方为ii（i=1,,2,…,25），每每个样方出出现的植物物种为j（j=1,,2,…,m），《表表11下木（灌灌木、幼树树、藤本）重重要值计算算表》和《表表12草本植物物重要值计计算表》中中的数值分分别由下式式计算：样方面积和=44×25=1100种的多样性计算算分别计算乔乔木层、灌灌木层、草草本层的多多样性指数数，并利用用三个组的的资料进行行比较分析析。在调查查资料中分分别植物种种统计株数数、重要值值，计算每每个种出现现的株数概概率和重要要值概率记记入下《表表13种的株数数多样性统统计计算表表》和《表表14种的重要要值多样性性统计计算算表》。由由下式计算算种的多样样性。①辛普普森多样性性指数（SSimpsson’sdiiverssityindeex）多样性指数最大多样性指数数均匀度②香农农-威纳指数数（Shaannonn-Weiinerindeex）信息量最大信息量最小信息量均匀度不均匀性种群空间分布格格局计算分别植物种种统计在每每个样方中中的株数，记记入《表115种种群的空间间格局统计计表》，并并用下式计计算，得出出每个植物物种的分布布格局。平均株数方差方差均值比当时种群服从泊松松分布（随随机分布）当时为均匀分布当时为聚集分布植物的生活弄谱谱调查统计计利利用样方资资料和点—四分法调调查资料，统统计一个群群落的植物物种的生活活型，记入入《表16植物生生活型记载载统计表》，并并计算出该该群落的生生活型谱。（四）林木更新新、演替趋趋势调查在某一林型型内，系统统设置30个样方，样样方面积：：主林层5×5m、更（演演）替层2×2m、更新层1×1m。分别样样方记载树树种名称、株株数、年龄龄、高度，记记入《表117森林更新新及演替调调查表》。林下更新计算分别样方统计各各更新幼树树的株数、平平均高度，计计算出更新新幼树的株株数组成、每每一种幼树树的更新密密度和更新新频度。记记入《表116林林下更新统统计计算表表》。更新组成式：森林小环境测定定与分析林内光照强度的的测定（1）调查工具照度计、皮尺（2）透光度调查在林内和林外同同时用照度度计进行观观测。在林林内每隔33-5米机械布点点20个，在在每个点上上分四个方方向测定照照度值，记记入《表117林林内照度调调查统计表表》。郁闭度调查在林内每隔3--5米机械布点点100个，记记载郁闭的的点数，计计算出郁闭闭度。四内业结果详见附件五资料使用说明《北京植物检索