河北豐寧壩上植物實習報告

1、植物實習個人報告指導老師：邱揚教授廖桑永201211171921地理科學第一大組2014.07.08概述實習基地位于河北省豐寧縣大灘鄉(xiāng)二道河村，距離北京大約200公里，地處燕山北坡山麓，內(nèi)蒙古高原南緣地帶。因為處在華北平原和內(nèi)蒙古高原交接的地方，地形陡然升高，成階梯狀，故名“壩上”地區(qū)。大灘鎮(zhèn)以丘陵、草甸為主，典型的山地地形，海拔1010-1500米。年均氣溫-1.4，極端最高、最低氣溫分別為30.9和-43.2，年均無霜期60天，屬溫帶大陸性季風山地型氣候，這里自然環(huán)境多樣，屬于農(nóng)牧交錯帶生態(tài)景觀。夏季涼爽，最高氣溫一般不超過25；冬季寒冷，積雪時間長達7個月。植物實習時間為2014年6月3

2、0日實習一、實習二、實習四、實習五，2014年7月1日實習五、實習六，2014年7月2日實習五、實習六。其中實習一是基礎，融入到了實習的每一天中。實習目的植物分布的種類和生長狀況的變化受到生態(tài)條件在空間上的變化的影響，通過分析植物的分布和生長了解生態(tài)條件所起的生態(tài)作用。通過實習加深對植物地理學基本原理的理解，特別是了解與掌握各種生態(tài)類型的主要特征和習性，并培養(yǎng)室內(nèi)試驗、野外調(diào)查和數(shù)學分析的基本技能，提高從事植物地理學的研究能力。實習內(nèi)容實習一：個體層次上，植物識別及其生境特征實習二：景觀層次上，植物群落類型及其分布踏查實習四：群落層次上，植物群落最小面積實習五：群落層次上，植物群落時空結構實習

3、六：景觀層次上，植物群落的生態(tài)梯度分析過程與結果實習一：植物識別及其生境特征實習目的：了解主要植物種類及其生境特征；掌握植物識別、標本采集與生境調(diào)查的常用方法。實習過程：植物識別是研究植物的最基本和最重要的環(huán)節(jié)，它貫穿整個實習的過程中。采集植物標本時盡量采集根莖葉花果齊全的植物個體，最后制成植物標本和植物名錄。實習成果：河北壩上第一組植物名錄，包含42科145屬203種植物，其中菊科、豆科、禾本科、薔薇科種數(shù)最多。標本數(shù)量二百余個。實習二：植物群落類型及其分布踏查實習目的：了解主要植物群落類型及其分布特征；掌握植物群落類型及其分布的調(diào)查方法；總結植物群落分布的規(guī)律性；分析群落分布與生態(tài)因子之間

4、的關系。實習成果：一共調(diào)查了18個植物群落如下表：從上圖中一看出我們植物群落踏查路線大致是從實習基地向東北方向前進，該地區(qū)主要分布的是各種喜濕、耐鹽性較高、生態(tài)幅度廣的物種，如軸藜生于山坡、雜草地、路旁、灑邊等處，鵝絨委陵菜具有一定程度的耐鹽性和耐沙、抗旱性等。在水熱條件好，土壤肥力結構好的區(qū)域分布蠶豆、玉米、莜麥群落，一方面是由于農(nóng)戶傾向于選擇環(huán)境條件適宜的地區(qū)種植農(nóng)作物，另一方面農(nóng)戶會根據(jù)自己的需要合理改善農(nóng)田土壤的質(zhì)量。河漫灘的陰濕環(huán)境適合多種植物生長，本次踏查發(fā)現(xiàn)狼毒生長在東北坡向的河漫灘中下部，節(jié)節(jié)草分布在坡向為西南的河漫灘上，鵝絨委陵菜發(fā)現(xiàn)于坡向為正北的河漫灘臺地上。另外小葉楊群落

5、生長在河漫灘上，土壤質(zhì)地為砂壤。采用10×10的樣方內(nèi)拉五個小樣方的方法，用猴子望天法測得其喬木郁閉度為30%，下層草本平均蓋度為66%，優(yōu)勢草本植物有賴草、水稗、散穗早熟禾等。通過總結可以知道分布于陽坡的群落有小葉楊群落、蠶豆群落、玉米群落、羊草群落、金露梅群落、萹蓄群落；分布于陰坡的群落有艾蒿群落、叉分蓼群落、狼毒群落、鵝絨委陵菜群落、節(jié)節(jié)草群落。實習四：植物群落最小面積實習目的：了解群落所包含的物種數(shù)和最小面積；掌握植物群落最小面積的測定方法；確定最小取樣面積：大于群落最小面積。實習方法：根據(jù)環(huán)境特征確定群落類型及其典型地段，對選定樣地進行巢式小區(qū)選樣法：1/0.1*0.12/

6、0.1*0.23/0.2*0.24/0.2*0.45/0.4*0.46/0.4*0.87/0.8*0.8依次類推，實習原始數(shù)據(jù)：根據(jù)以上表格繪制群落種類-面積曲線圖：結果分析：由于選定樣地主要有灌木層和草本層組成，而灌木層中白萁柳占群落物種數(shù)量的大多數(shù)，相對高度高，而其他物種主要為草本植物，所占數(shù)量不僅少，而且蓋度小，長勢差，相對高度低，因此可以知道白萁柳為該樣地的優(yōu)勢種。確定群落的最小方法是：從很小的面積統(tǒng)計植物種類數(shù)目，然后逐次向外擴大面積，同時登記新發(fā)現(xiàn)的植物種類，直到基本不再增加新種類為止。最后以面積大小為橫軸，以種數(shù)為縱軸，填入逐次調(diào)查的數(shù)值，并連成平滑曲線，在曲線由陡變緩處相對應的

7、面積，就是群落最小面積。根據(jù)原始數(shù)據(jù)記錄繪制出的群落種類面積曲線可以看出在1.6×1.6m²面積處前，曲線上升快速，然后從這一點到1.6×3.2m²面積處和3.2×3.2m²面積處呈現(xiàn)平伸的趨勢，由此可以確定出該群落的最小面積為2.56m²，包含19個物種。意思即當樣方的面積達到2.56m²時，就能基本反映出該群落的物種組成、群落結構以及環(huán)境影響。植物群落最小面積是最能夠反映該群落的基本特征的基本單元。群落結構越復雜，群落植物種類越多，那么群落的最小面積就越大。植物群落的最小面積是由群落內(nèi)的物種豐富程度決定的。實習

8、五：植物群落時空結構實習目的：認識植物群落時空結構的生態(tài)學意義；掌握植物群落時空結構的測算方法。實習方法：選取兩山中夾一河作為研究地，以河溝為中點，分別向陽坡和陰坡，各布設1條樣帶，沿每條樣帶，每間隔50米，布設1個樣地。共布設34個樣地，其中，大小為2×2m2的灌草群落樣地有30個、大小為10×10m2的喬木群落樣地有4個。對于灌草群落樣地的調(diào)查，要記錄灌木群落樣地的調(diào)查時間、地點、調(diào)查人和記錄人；編寫灌木群落樣地編號；對灌木群落進行命名；調(diào)查灌木群落地理位置（GPS確定的經(jīng)緯度、地名）、地形（GPS確定的海拔，羅盤確定的坡度、坡向，坡位、水平和垂直坡向）、土壤特征（土壤

9、類型、主要特征）、人為干擾等環(huán)境因子；按照先灌木、后草本，先優(yōu)勢種、后劣勢種的順序，調(diào)查植物的總蓋度，記錄樣地號、物種名、層次（灌木、草本、附地）、蓋度（%）、高度（5株高度）、多度（5級）、分布（3級）、生長狀況（3級）、發(fā)育狀況（葉、花、果、果后）。對于喬木群落的調(diào)查，要記錄上層喬木調(diào)查時間、地點、調(diào)查人和記錄人；編寫灌木群落樣地編號；對喬木群落進行命名；調(diào)查喬木群落地理位置（GPS確定的經(jīng)緯度、地名）、地形（GPS確定的海拔，羅盤確定的坡度、坡向，坡位、水平和垂直坡向）、土壤特征（土壤類型、主要特征）、人為干擾等環(huán)境因子；采用猴子望天法，調(diào)查喬木的郁閉度；記錄樣地號、樹號、樹種、胸長（1

10、.3米高）、樹高、冠幅（順坡和縱坡）、活枝下高、生長狀況、發(fā)育狀況；對于喬木樣方的下層植物，記錄調(diào)查時間、地點、調(diào)查人和記錄人；編寫灌木群落樣地編號；對喬木群落進行命名；記錄微地形（水平地形和垂直地形）、土壤（枯枝落葉層厚度、細土層厚度）、植物（喬木郁閉度、下層植物總蓋度、灌木層總蓋度、草本層總蓋度）；記錄下層植物中幼樹的樹種、高度和生長狀況；按照先灌木、后草本，先優(yōu)勢種、后劣勢種的順序，記錄下層灌木和草本的總蓋度、樣方號、物種名、層次（灌木、草本、附地）、蓋度（%）、高度（5株高度）、多度（5級）、分布（3級）、生長狀況（3級）、發(fā)育狀況（葉、花、果、果后）。數(shù)據(jù)計算：灌木相對重要值=（相對

11、蓋度+相對高度+相對多度+相對生長）/4 草本相對重要值=（相對蓋度+相對高度+相對多度+相對生長）/4 上層喬木層相對重要值=（相對密度+相對胸長+相對高度+相對冠幅）/4 下層幼樹層相對重要值=（相對密度+相對高度）/2 下層灌木層相對重要值=（相對蓋度+相對高度+相對多度+相對生長）/4 下層草木層相對重要值=（相對蓋度+相對高度+相對多度+相對生長）/4 計算多樣性：物種豐富度指數(shù)Dr、Simpson指數(shù) Ds 、基于Simpson指數(shù)的均勻度Ed，優(yōu)勢度指數(shù)C，基于優(yōu)勢度指數(shù)C的均勻度Ec，Shannon-Wiener指數(shù)H，基于Shannon-Wiener指數(shù)的均勻度Eh。多樣性指

12、數(shù)：主要關注局域均勻生境下的物種數(shù)目，因此也被稱為生境內(nèi)的多樣性（within-habitat diversity）。計算結果截圖：統(tǒng)計折線圖：從計算結果分析，Dr空間結構折線圖我們可以看出，陰坡的物種數(shù)明顯比陽坡多，而且在可以看出在前12個樣方中是代表陽坡物種的多樣性，但是陽坡物種多樣性顯然多余陰坡中13-27樣方中的大多數(shù)群落，因為13-27樣方中絕大多數(shù)數(shù)是農(nóng)田群落，受到了嚴重的人為因素影響，導致農(nóng)田群落結構較為單一，物種多樣性急劇減少。以Ds指數(shù)分布圖為例，Ds表示非優(yōu)勢物種整體的相對重要情況，其值越高表示非優(yōu)勢物種多樣性越強于優(yōu)勢種的多樣性。由上圖可知在農(nóng)田群落中非優(yōu)勢物種的多樣性較

13、其他群落強于優(yōu)勢物種的多樣性，因為農(nóng)田結構比較單一，優(yōu)勢物種相對比較確定，那么非優(yōu)勢物種的多樣性一般比較容易強于農(nóng)田優(yōu)勢物種的多樣性。而在比較復雜的陰坡物種群落中，則呈現(xiàn)出波動狀態(tài)，因為優(yōu)勢物種的多樣性受到多種因素的制約，沒有比較確定和穩(wěn)定的規(guī)律性。C表示反應群落內(nèi)優(yōu)勢種的集中程度。值越大，說明群落內(nèi)優(yōu)勢種數(shù)越少，而各優(yōu)勢種的重要性越大。從上圖可以分析出從18樣方到25樣方為純農(nóng)田群落，因此C值很大，說明群落內(nèi)優(yōu)勢種數(shù)很少，一般只有一種，所以這一種優(yōu)勢種所占的重要性就非常大。同樣可以看出，C與Ds值恰好呈現(xiàn)出相反的變化關系，這是因為Ds表示非優(yōu)勢種的相對重要程度而C表示優(yōu)勢種的相對重要程度。計

14、算多樣性：多樣性指數(shù)：指沿環(huán)境梯度不同生境群落之間物種組成的的相異性或物種沿環(huán)境梯度的更替速率也被稱為生境間的多樣性（between-habitat diversity），控制多樣性的主要生態(tài)因子有土壤、地貌及干擾等。從上圖分析可以看出陰坡陽坡的差別非常明顯，陰坡物種多樣性明顯高于陽坡，而且由于人為影響因素導致農(nóng)田群落多樣性是所有群落中最低的。受人為因素影響最為顯著的是位于陰坡坡腳處的耕地，由于人類的種植、除草等活動，群落內(nèi)的物種多樣性表現(xiàn)為明顯的單一化，以至于不符合該地區(qū)其他自然環(huán)境因素綜合影響下的物種分布規(guī)律。而且指數(shù)主要的影響因素為土壤、水分等因素，陰坡和陽坡的水分因子、地形因子和土壤因

15、子的差異使得植物群落的種類，生長狀況和多樣性都受到了不同的影響，形成了不同的植被類型。實習六：植物群落的生態(tài)梯度分析實習目的：認識景觀尺度上植物群落的生態(tài)梯度；掌握植物群落生態(tài)梯度的測算方法。實習方法：選取兩山中夾一河作為研究地，以河溝為中點，分別向陽坡和陰坡，各布設1條樣帶，沿每條樣帶，每間隔50米，布設1個樣地。共布設34個樣地，其中，大小為2×2m2的灌草群落樣地有30個、大小為10×10m2的喬木群落樣地有4個。實習過程：與實習五同時進行。實習結果：（一）物種多樣性分析:陽坡：植物多樣性是從河漫灘到山坡總體上是逐漸減少的，但是從陽坡山坡上到山頂上是逐漸增多的。其原因

16、是河漫灘水分條件優(yōu)于山坡和山腳，因此植物物種多樣性較多。而山頂水分少于山腳，因此旱生植被占優(yōu)勢，并且隨著海拔的增高，人為和牲畜的干擾活動減少，植被多樣性受破壞程度減輕，所以山頂植被多樣性比山坡略高。陰坡：總體來說，陰坡的物種多樣性分為兩個方面，因為人為因素的干擾使得農(nóng)地植物多樣性很小，而在農(nóng)田邊緣自然草地上生物多樣性會急劇上升。因為此處樣地中的植物大多為自然生長，雖然有人類和牲畜的踩踏等干擾，但是相對于農(nóng)田單一的生境環(huán)境來說，適合不同生物生長的更好條件出現(xiàn)，因此物種多樣性增加。陰坡從草地到森林，物種多樣性再次劇減。原因是優(yōu)勢種從草本變成高大的喬木，光照成為限制因子，而水分地形因子所起的作用不大

17、，所以在樹林中適合多種植物生長的條件被限制。適合在林下陰涼環(huán)境生長的植物在此生長，但總體來說相對于林邊草地的物種多樣性，森林的物種多樣性還是減少很多。陰坡從森林到草地的變化使得物種多樣性再次急劇增加。原因是光照的限制因素消失，而陰坡水分條件好，加上坡頂人為和牲畜干擾少等因素，所以物種多樣性急劇增加。但是隨著海拔的升高，物種多樣性有所減少。（二）種間關聯(lián)分析：應用關聯(lián)分析法對植物群落種做聯(lián)結分析，首先，分析兩個種之間的分布是相關(聯(lián)結)的還是獨立的(不聯(lián)結) ;其后，分析聯(lián)結的性質(zhì) ，正的聯(lián)結 ,或比預期機率較為頻繁地出現(xiàn)在一起,可以指示相互作用的存在對一方或雙方種是有利的 ,負的聯(lián)結 ,或不比

18、預期機率那樣頻繁地出現(xiàn)存一起 ,可能表明不利于一方種或雙方種的相互作用，假定我們測定n個樣方 ,在每一樣方內(nèi)各配對 的物種 A 和物種 B 可能共有四種情形 ,用 2 又 2 聯(lián)列表出它們各自出現(xiàn)的樣方數(shù)。例如叉葉委陵菜和細葉苔草的種間關聯(lián)圖表：有叉葉委陵菜無叉葉委陵菜總計有細葉苔草62430無細葉苔草31720總計94150關聯(lián)系數(shù)V=0.12關聯(lián)系數(shù)為正的，相說明互作用的存在對一方或雙方種是有利的。（三）造林成活率陽坡多種植杏樹和檸條，因為杏樹和檸條扎深性，喜光，耐旱，抗寒，抗風。而陰坡種植樹種多為華北落葉松。由于水熱條件陰坡較陽坡好，所以陰坡幼樹成活率顯著高于陽坡。陰坡坡腳和或河流階地上，由于地形平坦，土層深厚，土壤肥沃，水分條件相對較好，所以被作為農(nóng)業(yè)用地，沒有種植樹種