实验二 植物群落物种多样性的测定

实验二 植物群落物种多样性的测定

生物多样性是指生物中的多样化和变异性以及物种生境的生态复杂性。它包括植物、动物和微生物的所有种及其组成的群落和生态系统。生物多样性可分为遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次。物种多样性具有两种涵义：一是指一个群落或生境中物种数目的多寡（数目或丰富度）；二是指一个群落或生境中全部物种个体的数目分配状况（均匀度）。群落的复杂性可以用多样性指数来衡量。

植物群落的多样性是群落中所含的不同物种数和它们的多度的函数。多样性依赖于物种丰富度（物种数）和均匀度或物种多度的均匀性。两个具有相同物种的群落，可能由于相对多度的分布不同而在结构和多样性上有很大差异。在不同空间尺度范围内，植物多样性的测度指标是不同的，通常分为α-多样性、β-多样性和γ-多样性三个范畴，其中α-多样性是指在栖息地或群落中的物种多样性。

一 实验目的

掌握植物群落多样性的α-多样性测定方法；加深物种多样性对植物群落重要意义的认识。

二 实验器材

1. 实验器材

样方测绳（100m ），皮尺（50m ），卷尺，测高仪，GPS ，海拔仪，计算器，标本夹等。

2. 调查统计表：依照表1、表2和表3印制野外群落调查统计表

表1 森林群落样地标本情况调查表

调查者： 植物群落型： 地理位置 纬度： 地貌： 坡向： 群落内地质情况：

样方号：

经度： 坡度：

日期： 海拔：

土壤类型： 地形： 人为及动物活动情况：

坡位：

表2 森林群落样方乔木层调查表

乔灌层： 样方面积： 总郁闭度：

表3 森林群落样方灌草层调查表

灌草层： 样方面积： 总盖度：

三 方法与步骤

1. 样地的选择

样地是指能够反映植物群落基本特征的一定地段。样地的选择标准是：各类成分的分布要均匀一致；群落结构要完整，层次要分明；生境条件要一致（尤其是地形和土壤），最能反映该群落生境特点的地段；样地要设在群落中心的典型部分，避免选在两个类型的过渡地带；样地要有显著的实物标记，以便明确观察范围。在符合上述五个选择标准的基础上确定样地，并将样地基本情况记入表1中。

2. 群落类型及样方大小的选择

在野外选择一个天然次生落叶阔叶林群落，按样地的选择标准选择样地。可采用样方面积为10m×10m ，并将10m×10m 的样方划分为5m×5m 的4个网格的小样方。

3. 群落内各数量指标的调查

①乔木层数据调查：在每个5m×5m 的小样方内识别乔木层树种的数目，目测出样方的总郁闭度。然后统计每个树种的株数，测量胸径、树高以及目测每个树种的郁闭度。并将数据记录到表2中。

②灌草层数据的调查：在同样的5m×5m 的小样方内识别灌木层中的物种数，目测每个灌木种类的盖度、平均高度以及多度。在10m×10m 的样方中随机选取5个1m×1m 的草本植物样方，然后进行草本层每个植物物种的盖度、平均高度以及多度有调查，并将数据填入表3中。

③地理数据的测定 运用GPS （全球卫星定位系统）测定每个样方的经度与纬度。GPS 给出的海拔高度误差较大，所以再用海拔表校正海拔高度。用坡度仪测出样地山体的坡度，并测出坡向。判断土壤类型、土层厚度、地形以及群落内人类活动等情况。将这些数据及情况填入表4中。注意这些地理数据与群落内的其它情况记录越详细，就越有利于对群落物种多样性高低的环境理解。

表4 不同森林类型中物种多样性指数随海拔变化情况

4 多样性指数的计算

植物尤其是草本植物数目多，且禾本科植物多为丛生的，计数很困难，故采用每个物种的重要值来代替每个物种个体数目这一指标，作为多样性指数的计算依据。因此，首先按照下面的重要值的计算公式，计算出每个物种的重要值，再将每个物种的重要值代入辛普森多样性指数和香农-威纳指数计算公式中，分别计算群落的多样性指数。

辛普森（Simpson ）多样性指数（D ）：

D ＝1－∑P i

i =1

s

2

式中：P i —— 种i 的重要值； S—物种数目。 香农-威纳(Shannon-weiner ) 指数（H ）

H =-∑P i ln P i

i =1

s

式中：P i － 种i 的重要值；S —物种数目。 重要值的计算方法：

1乔木的重要值I vtr =

300

灌木和草本植物重要值

（相对密度+相对优势度+相对频度）

I

vsh

=

1

（相对密度+相对优势度+相对频度） 300

式中：相对密度= 每个种的密度/所有种的密度之和×100

相对高度= 每个种的所有个体高度这和/所有种个体高度之和×100

相对优势度= 每个种所有个体的胸径断面积和/所有种个体的胸径断面积和×100

相对盖度 = 每种的盖度/所有种的盖度之和×100

四 探索性实验

应用辛普森多样性指数（D ）和香农-威纳指数（H ）的计算方法，在同一地区，试根据表4的要求，对落叶阔叶林群落、针叶林群落和针阔叶混交林群落的物种多样性进行调查与计算，将结果填入表中，分析结果并回答下列问题：

1. 落叶阔叶林群落、针叶林群落和针阔混交林群落多样性随海拔高度的变

化规律有何差异？为什么会有这种差异？

2. 相同海拔下，落叶阔叶林群落、针叶林群落和针阔叶混交林群落多样性有什么不同分析原因。