生态学野外调查方法

生态学野外调查方法介绍植被调查的准备工作1背景资料准备（1）调查研究之初必须明确目的、要求、对象、围、深度、工作时间、参加的人数，所采用的方法及预期所获的成果；（2）对调查研究地和对象的前人研究工作要尽可能的收集资料，加以熟悉，甚至是一些片段的、不完全的资料也好，有旅行家札记、县志、地区名录等等都可以收集。（3）对相关学科的资料也要收集，如地区的气象资料、地质资料、土壤资料、地貌水文资料、林业、畜牧业以及社会、民族情况等。2野外调查设备的准备海拔表、地质罗盘、GPS,大比尺地形图、望远镜、照相机、测绳、钢卷尺、植物标本夹、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纸，方格绘图纸、土壤剖面的简易用品等等。如果有野外考察汽车、野外充气尼龙帐篷及简易餐具则更好。3.调查记录表格的准备（1）野外植被（森林、灌丛、草地等等）调查的样地（样方）记录总表该总表是根据法瑞学派的方法而设计的，也可用于英美学派。目的在于对所调查的群落生境和群落特点有一个总的记录。总表见表5-1。（2）法瑞学派的野外样地记录分表只有一个格式的表，对于样地中的乔木层、乔木亚层、灌木层、草木层、藤木和附生等均通用。既通用于各类森林群落，也通用于灌丛和草地以及水生植物群落等。表的格式见表5-2。（3）英美学派森林群落野外样方调查表（分表）因为英美学派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、草本层等不同的表格，见表5-3、表5-4、表5-5。选样原则1.一般原则（1）一般了解，重点深入，并设点对照。（2）大处着眼，小处着手；动态着眼，静态着手；全面着眼，典型着手。（3）三个一致性：外貌结构一致性，种类成分一致性，生境特点一致性。（4）6个特征要接近：①种类成分要接近；②结构形态要接近；③外貌季相要接近；④生态特征要接近；⑤群落环境要接近；表5-1植物群落野外样地记录总表群落名称野外编号记录者日期室编号样地面积地点海拔高度坡向坡度群落高总盖度\n主要层优势种群落外貌特点小地形及样地周围环境分层及各层特点层高度层盖度层高度层盖度层高度层盖度层高度层盖度层高度层盖度突出的生态现象地被物情况此群落还分布于何处人为影响方式和程度群落动态表5-2植物群落野外样地记录表（表头设计）群落名称样地面积野外编号第页层次名称层高度层盖度调查时间记录者编号多优度—群集度植物名称高度（m）粗度（cm）物候期生活力生活型附记一般最高一般最大\n表5-3乔木层野外样方调查表（表头设计）群落名称样地面积野外编号第页层次名称层高度层盖度调查时间记录者编号植物名称高度株数盖度物侯期生活力附记表5-4灌木层野外样方调查表群落名称样地面积野外编号第页层次名称层高度层盖度调查时间记录者编号植物名称高度（m）冠径（m）丛径（m）株丛数盖度（%）物候期生活力附记一般最高一般最大一般最大表5-5草木层野外样方调查表群落名称样地面积野外编号第页层次名称层高度层盖度调查时间记录者编号植物名称花序高（m）叶层高（cm）冠径（cm）丛径（cm）株丛数盖度（%）物候期生活力附记一般最高一般最高一般最高一般最高\n⑥外界条件要接近。2.法瑞学派选样特点一般采用典型选择原则。即在每一个群丛中个体选一个典型的、一致性的群落地段作为样地。一般对一个植被类型要选择10个左右的样地，多几个更好。每一个群丛个体、不管面积大小，通常只选一个样地。如图5—1所示。法瑞学派的选样，即使是主观的典型选样，每个群丛个体只选一个样地，实际上这也带有随机的客观性。3.英美学派选样特点一般有3种：（1）典型选样：即按主观的要求选样。（2）定距或系统选样：按一定距离或一定方式选样。（3）随机选样：任意的、不规则的选样。这一学派常常在一片群落地段上系统或随机选样，如图5-2所示。（一片类型上近似的林地或草地）\n图5-1.法瑞学派选样特点图5—2.英美学派选样特点取样方法1.种—面积曲线的编绘样方调查是野外生态学最常用的研究手段。要进行样方调查，首先要确定样方面积。样方面积一般应不小于群落的最小面积。所谓最小面积，就是最少有这样大的空间，才能包含组成群落的大多数植物种类。最小面积通常是根据种—面积曲线的绘制来确定的。（1）一般说明在拟研究群落中选择植物生长比较均匀的地方，用绳子圈定一块小的面积。对于草本群落，最初的面积为10×10cm，对于森林群落则至少为5×5m。登记这一面积中所有植物的种类。然后，按照一定的顺序成倍扩大，每扩大一次，就登记新增加的植物种类。开始，植物种类数随着面积扩大而迅速增加，逐步面积增加但数目降低，最后面积扩大时植物种类很少增加。（2）样方面积扩大的方式关于面积的扩大，法国的生态学工作者提出巢式样方法。即在研究草本植被类型的植物种类特征时，所用样方面积最初为1/64平方米，之后依次为1/2,1,2,4,8,16,32,64,128,256,512平方米，依次记录相应面积中物种的数量。把含样地总种数84%的面积作为群落最小面积。针对不同的群落类型，巢式样方起始面积和面积扩大的级数有所不同，但可参考如表5-6的形式进行设计。表5-6巢式样方记录表1256910（调查顺序） 3 478\n顺序面积m2种类11/6421/3231/1641/851/461/2718294108111612321364141281525616……将以上获得的结果，在坐标纸以面积为横坐标、种类数目为纵坐标作图，可以获得群落的最小面积。（3）群落类型与最小面积一般环境条件越优越，群落的结构越复杂，组成群落的植物种类就越多，相应地最小面积就越大。如在我国西双版纳热带雨林群落，最小面积至少为2500平方米，其中包含的主要高等植物多达130种，而在东北小兴安岭红松林群落中，最小面积约400平方米，包含的主要高等植物有40余种，在戈壁草原，最小面积只要1平方米\n左右，包含的主要高等植物可能在10种以。2.样方法样方，即方形样地，是面积取样中最常用的形式，也是植被调查中使用最普遍的一种取样技术。但其它形式的样地也同样有效，有时效率更高，如样圆。样方的大小、形状和数目，主要取决于所研究群落的性质、采用的学术思路（如英美学派还是法瑞学派）。一般地，群落越复杂，样方面积越大，形状也多以方形为多，取样的数目一般也不少于3个。取样数目越多，取样误差越小。野外做样方调查时，如果样方面积较大，多用样绳围起样方；如果样方面积较小，可用多个1米的硬木条折叠尺，经固定摆放围起即可。因工作性质不同，样方的种类很多：（1）记名样方主要是用来计算一定面积中植物的多度、个体数或茎蘖数。比较一定面积中各种植物的多少，就是精确地测定多度。（2）面积样方主要是测定群落所占生境面积的大小，或者各种植物所占整个群落面积的大小。这主要用在比较稀疏的群落里。一般是按照比例把样方中植物分类标记到坐标纸上，然后再用求积仪计算。有时根据需要，分别测定整个样方中全部植物所占的面积（面积样方），以及植物基部所占的面积（基面样方）。这些在认识群落的盖度、显著度中是不可缺少的。（3）重量样方主要是测定一定面积样方群落的生物量。将样方中地上或地下部分进行收获称重，研究其中各类植物的地下或地上生物量。对于草本植物群落，该方法是适用的；对于森林群落，多采用体积测定法。（4）永久样方为了进行追踪研究，可以将样方外围明显的标记进行固定，从而便于以后再在该样方中进行调查。一般多采用较大的铁片或铁柱在样方的左上方和右下方打进土中深层位置，以防位置移动。3.样带法为了研究环境变化较大的地方，以长方形作为样地面积，而且每个样地面积固定，宽度固定，几个样地按照一定的走向连接起来，就形成了样带。样带的宽度在不同群落中是不同的，在草原地区10—20厘米左右，灌木林1-5米左右，森林10-30米。有时，在一个环境异质性比较突出、群落也比较复杂多变的群落调查时，为了提高研究效率，可以沿一个方向、中间间隔一定的距离布设若干平行的样带，再在与此相垂直的方向，同样布设若干平行样带。在样带纵横交叉的地方设立样方，并进行深入地调查分析。4.样线法用一条绳索系于所要调查的群落中，调查在绳索一边或两边的植物种类和个体数。样线法获得的数据在计算群落数量特征时，有其特有的计算方法。它往往根据被样线所截的植物个体数目、面积等进行估算。5.无样地取样法无样地法是不设立样方，而是建立中心轴线，标定距离，进行定点随机抽样。无样地法有很多具体的方法，比较常用的是中点象限法。在一片森林地上设若干定距垂直线（借助地质罗盘用测绳拉好）。在此垂直线上定距（比如15米或30米）设点。各点再设短平行线形成四分之象限，见图5—3。\n———————平行底线图5—3无样地取样法中的中点象限法在各象限围测一株距中心点最近的，胸径大于11.5厘米的乔木，要记下此树的植物学名，量其胸径或圆周，用皮尺测量此树到中心点的距离。同时在此象限再测一株距中心点最近的幼树（胸径2.5-11.5厘米），同样量胸径或圆周，量此幼树到中心的距离。有时不测幼树，每个中心点都要作4个象限，在中心点（或其附近）选作一个1m2或4m2的小样方，记录小样方灌木、草木及幼苗的种名、数量及高度。在我国亚热带常绿阔叶林及其次生林中采用这个方法，据说20个中心点的数据可以与2个500m2样方的精确度相当。同样该方法也可用于草地群落，只是相关的距离要根据实际情况进行调整。群落特征的描述和度量1.多优度—群聚度的估测及其准则多优度和群聚度相结合的打分法和记分法是法瑞学派的传统的野外工作方法。它是一种主观观测的方法，要有一定的野外经验，这一方法与重视植物种类成相结合构成了这一学派的特色。有两个等级，即多优度等级和群聚度等级，准则如下：多优度等级（即盖度—多度级，共6级，以盖度为主结合多度）：5：样地某种植物的盖度在75%以上者（即3/4以上者）4：样地某种植物的盖度在50~75%以上者（即1/2~3/4）；3：样地某种植物的盖度在25~50%者（即1/4~1/2者）；2：样地某种植物的盖度在5~25%者（即1/20~1/4者）；1：样地某种植物的盖度在5%以下，或数量尚多者；+：样地某种植物的盖度很少，数量也少，或单株群聚度等级（5级，聚生状况与盖度相结合）5：集成大片，背景化；4：小群或大块；3：小片或小块：\n2：小丛或小簇：1：个别散生或单生。因为群聚度等级也有盖度的概念，故在中、高级的等级中，多优度与群聚度常常是一致的，故常出现5.5，4.4，3.3等记号情况，当然也有4.5，3.4等情况，中级以下因个体数量和盖度常有差异，故常出现2.1，2.2，2.3，1.1，1.2，+，+.1，+.2的记号情况。1.物候期的记录这是全年连续定时观察的指标，群落物候反映季相和外貌，故在一次性调查之中记录群落中个种植物的物候期仍有意义。在草本群落调查中，则更显得重要。物候期的划分和记录方法各种各样，有分五个物候期的，如营养期、花蕾期、开花期、结实期、休眠期。我们经过多年实践，发现以分为以下6个物候期记录为好：1.营养期：——或者不记；2.花蕾期或抽穗期：∨；3.开花期或孢子期：O（可再分：初花כ；盛花O：末花C）4.结果期或结实期：+（可再分：初果┴；盛果+；末果┬）5.落果期、落叶期或枯黄期：﹌﹌（常绿落果﹌﹌）6.休眠期或枯死期：∧（一年生枯死者可记X）如果某植物同时处于花蕾期、开花期、结实期，则选取一定面积，估计其一物候期达50%以上者记之，其它物候期记在括符中，例如开花期达50%以上者，则记O（V，+）。2.生活力的记录生活力又称生活强度或茂盛度。这也是全年连续定时记录的指标。一次性调查中只记录该种植物当时的生活力强弱，主要反映生态上的适应和竞争能力，不包括因物候原因而生活力变化者。生活力一般分为3级：强（或盛）：●（营养生长良好，繁殖能力强，在群落中生长势很好）中：不记（中等或正常的生活力，即具有营养和繁殖能力，生长势一般）弱（或衰）：Ο（营养生长不良，繁殖很差或不能繁殖，生长势很不好）4.Raunklaer生活型类别及识别准则（1）高位芽植物（Ph）：①高位芽植物(Meg.Ph)：高30米以上常绿大高位芽植物(E.Meg.Ph)；落叶大高位芽植物(D.Meg.Ph)②高位芽植物(Mes.Ph)：高7.5（或8）—30米常绿中高位芽植物(E.Mes.Ph)，落叶中高位芽植物(D.Mes.Ph)③小高位芽植物(Mic.Ph)：高2—7.5（或）8米常绿小高位芽植物(E.Mic.Ph)，落叶小高位芽植物(D.Mic.Ph)④矮高位芽植物(N.Ph)：0.25—2米常绿矮高位芽植物(E.N.Ph)，落叶矮高位芽植物(D.N.Ph)（2）地上芽植物(Ch)：过冬芽位于地上0~25厘米处，例如高山的矮小垫状植物，干旱地区的矮小灌木及半灌木\n（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近植物等等。（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、鲜茎等地下芽植物，部分根茎的蕨类植物，决大部分的水生植物；个别草质藤本植物等。（5）一年生植物(T)：种子过冬植物。例如一年生植物，包括个别的二年生植物。还有一些附加的编写代号：阔叶的(B)、针叶的(N)、藤本的(L)、木质藤本(WL)、草质藤本(H.L)、附生的(E.P)、寄生的(P)等等。法瑞学派在Raunklaer基础上修改后的生活型系统比较复杂，更为详细的容在此略去。5.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（例如氏测高仪）实测群落中的一株标准树木，其它各树则估测。估测时均与此标准相比较。目测树高的两种简易的方法，可任选一种。其一为积累法，即树下站一人，举手为2米，然后2、4、6、8，往上积累至树梢，其二为分割法，即测者站在距树远处，把树分割成1/2、1/4、1/8、1/16，如果分割至1/16处为1.5米，则1.5米×16=24米，即为此树高度。干高即为枝下高，是指此树干上最大分枝处的高度，这一高度大致与树冠的下缘接近，干高的估测与树高相同。6.胸径和茎径的测量胸径指树木的胸高直径(dbh)大约指距地面1.3米处的树干直径。严格的测量要用特别的轮尺（即大卡尺），在树干上交叉测两个数，取其平均值，因为树干有圆有扁，对于扁形的树干尤其要测两个数。在地植物学调查中，一般采用钢卷尺测量即可，如果碰到扁树干，测后估一个平均数就可以了，但必须要株株实地测量，不能仅在远处望一望，任意估计一个数值。如果碰到一株从根边萌发的大树，一个基干有3个萌干，则必须测量三个胸径，在记录时又用括弧划在一个植株上。胸径2.5厘米以下的小乔木，一般在乔木层调查中都不必测量，应在灌木层中调查。基径是指树干基部的直径，是计算显著度时必须要用的数据，测量时，也要用轮尺测两个数值后取其平均值。一般用钢尺也可以。一般树干直径的测量位置是距地面30厘米处。同样必须实测，不要任意估计。7.冠幅、冠径和丛径的测量冠幅指树冠的幅度，专用于乔木调查时树木的测量，严格测量时要用皮尺，选通过树干在树下量树冠投影的长度，然后再通过树干与长度垂直量投影的树冠的宽度。例如长度为4米，宽度为2米，则记录下此株树的冠幅为4×2米。如图5—4.然而在地植物学调查中多用目测估计，估测时必须在树冠下来回走动，用手臂或脚步帮忙测量。特别是那些树冠垂直的树，更要小心估测。\n冠径和丛径均用于灌木层和草本层的调查，因为调查的样方面积不大，所以进行起来不会太困难。测量冠径和丛径的目的在于对此群落中的各种灌木和草本植物的固化面积。冠径指植冠的直径，用于不成丛的单株散生的植物种类，测量时以植物种为单位，选测一个平均大小（即中等大小）的植冠直径，如同测胸径一样，记一个数字即可，然后再选一株植冠最大和植株测量直径记下数字。丛径指植物成丛生长的植冠直径，在矮小灌木和草本植物中各种丛生的情况较常见，故可以丛为单位测量共同种各丛的一般丛径和最大丛径。图5—4.冠幅、冠径测量图示8.盖度（总盖度、层盖度、种盖度）的测量群落总盖度是指一定样地面积原有生活着的植物覆盖地面的百分率。这包括乔木层、灌木层、草本层、苔藓层的各层植物。所以相互层之重叠的现象是普遍的，总盖度不管重叠部分，只要投影覆盖地两者都同等有效。如果全部覆盖地面，其总盖度为100%，如果林有一个小林窗，地表正好都为裸地，太直射时，光斑约占盖度的10%，其它地面或为树木覆盖，或为草本覆盖，故此样地的总盖度为90%，总盖度的估测对于一些比较稀疏的植被来说，是具有较大意义的。草地植被的总盖度可以采用缩放尺实绘于方格纸上，再按方格面积确实的盖度百分数。层盖度指各分层的盖度，乔木层有乔木层的盖度，草木层有草木层的盖度。实测时可用方格纸在林地钩绘，比之估测要准确的多。然而，有经验的地植物学工作者都善于目测估计各种盖度。种盖度指各层中每个植物种所有个体的盖度，一般也可目测估计。盖度很小的种，可略而不计，或记小于1%。个体盖度即指上述的冠幅、冠径，是以个体为单位，可以直接测量。由于植物的重叠现象，故个体盖度之和不小于种盖度，种盖度之和不小于层盖度，各层盖度之和不小于总盖度。9.法瑞学派的群落综合表法瑞学派的群落综合表包括最初形成的“样地记录综合表”，群落中间形成的表以及最后的“群丛表”。群丛表是最后的成果表，有二种，一种以结构形式排列，一种以特征种形式排列，不管那种形式，表头的生境特点和群落特点的若干项目都是一样的。现以乌蒙山的急尖长苞冷杉、冷箭竹群丛的群丛表为例说明。见表5-7.已确定为群丛时，也可以按层次结构排列，即把急尖冷苞杉排乔木层第1号，冷箭竹排在灌木第1号等等，这样便于从结构上了解这一群丛的特征，同样可以把低存在度的，低盖度系数的种类排除在表外。表5-7.急尖长苞冷杉、冷箭竹群丛的群丛表\n植物名称样地号12345存在度盖度系数生活型海拔（m）32103200322032153200坡向NNNNN坡度(″)3020252520群落高（m）1415141612总盖度（%）95959010095样地面积（m2）400400400400400一.群丛地方性特征种急尖长苞冷杉Abiesgeorgeivar.Smithij4.44.44.44.44.4Ⅴ6250EMes.pn黄莲Viburnunlhupehense1.1++++ⅤDMicpn二.群丛伴生种10生活型谱及其图解按Raunkiaer的生活型类别，对任何植被类型（如群丛）中的植物种类。这样，就可以对某一植被类型的全部植物种类的生活型进行归类成生活型谱，记以各大类的种数和种数百分率，目的以反映这一植被类型的生态特征。例如西山的滇青冈林中17个400平方米样地106科主要植物的生活型构成的生活型谱如表5-8所示。表5-8.滇青冈群丛的生活型谱各类生活型种数高位芽植物(ph)地上芽(ch)地面芽(H)地下芽(G)一年生(T)总计中(Mes.ph)小(Mic.ph)矮(N.ph)432140106常绿落叶常绿落叶常绿落叶1310114992315856种类(%)52.83.830.213.20100将上述生活型谱作柱状图解，更能形象地反映该群落的生活型的组成状况和谱带的比例，从而说明该群落的生态特征，即以高位芽植物为主，地面芽植物为次，属于亚热带森林区域的气候特点，有一个较严冷的冬天。图解如图5—5.\n11.存在度等级及其图解（1）定义存在度为某种植物在某一个群落类型的各个群丛个体样地中的出现率。如果在各群丛个体的样地面积相同，也可称之为恒有度。公式如下：存在度=某种植物在同一群落类型各群丛个体样地的出现数/样地数×100（2）存在度等级（分5级或10级）①5级制：Ⅰ：存在度1~20%者；Ⅱ：存在度21~40%者；Ⅲ：存在度41~60%者；Ⅳ：存在度61~80%者；Ⅴ：存在度81~100%者②10级制：Ⅰ：存在度1~10%者；Ⅱ：存在度11~20%者；Ⅲ：存在度21~30%者；Ⅳ：存在度31~40%者；Ⅴ：存在度41~50%者；Ⅵ：存在度51~60%者；Ⅶ：存在度61~70%者；Ⅷ：存在度71~80%者；Ⅸ：存在度81~90%者；Ⅹ：存在度91~100%者（3）存在度的表示将群丛表中各种植物的存在度归入5个等级后，就可绘出群丛的存在度图解。例如：西山滇青冈群丛的存在度等级中，Ⅰ级有28种，Ⅱ级有42种，Ⅲ级21种，Ⅳ10种，Ⅴ19种，其柱状图解如图5—6。\n12.盖度系数及其在生活谱中的应用盖度系数是由多优度大小推算出来的数量指标，又具有相对意义，先确定各个多优度等级的盖度平均数，可进行换算。方法见表5-9.表5-9.多优度——盖度平均数换算表多优度等级盖度（%）盖度平均数（%）575~10087.5450~7552.5325~5037.525~2515.010~52.5+——0.1盖度系数=某种植物在各样地的盖度平均数之和/样地数×100在群丛表上要计算现每种植物的盖度系数，以示各种植物在群丛中的重要性。盖度系数可与群落的生活型谱结合以说明某一生活型植物的优势度。例如：西山的滇青冈林群落分析，可作表如下（表5-10）：表5-10.滇青冈林各类生活型的盖度系数总和及其百分率高位芽植物（Ph）地上芽（Ch）地面芽（H）地下芽（G）一年生（T）总计中（Mes.Ph）小（Mic.Ph）矮（N.Ph）常绿落叶常绿落叶常绿落叶7036.197.5132023.4559.234.728.41173.3241.701053466.80%0.90%12.60%0.20%5.30%0.30%7133.61343.4593.967.70%12.80%5.60%0.30%11.30%2.30%0.00%100%9070.99070.986.10%86.10%13.多度和聚生多度（1）多度英美学派的多度是多度百分数，又称相对多度，是植被研究中经常用的一个指标。多度要以株数为基础，即为某种植物在单位面积的百分数。计算公式如下：多度=样方某种植物的株数/样方各种植物的总株数×100必须在同一个层次或者相同的生长型进行多度的计算，否则没有太大意义。（2）聚生度聚生多度又称德氏多度，是Drude首先应用而得名，这一多度概念源于欧洲，以后为联学派采用。我国自联引入，现已不多用。这一多度与法瑞学派的多度等级制基本上相似，是一种用代号表示的相对等级。聚生多度共有6个多度级和2个聚生度级，均以植物种为单位，乔、灌、草分层估测。多度级：cop3——很多；cop2——多；cop1——尚多；sp——不多而分散；sol——少或个别；un——单株聚生度级：soc——个体相互靠拢成大片或背景化；gr——\n丛生成小团块或小块聚生。多度和聚生度可以连用，如：cop3.soc——很多且聚成大片；sp.gr——不多但小块聚生14.频度和相对频度法瑞学派和英美学派对频度这一指标的概念和应用稍有不同。法瑞学派把频度和存在度的概念严格的分开，它的频率限于群丛个体围某种植物在各样地中的出现率。而英美学派的频度概念是广义的，它包括了法瑞学派的频度和存在度，是指某种出现样方数的百分率，不管样方设在群丛个体之或之间。这里指的是英美学派的频度，其公式如下：频度=某种植物出现的样方数/样方总数×100相对频度是指一个群落中在已算好的各个种的频度的基础上，再求算一下各个种的频度相对值，其公式如下：相对频度=某种植物的频度/全部植物的频度之和×10015.林木显著度的计算显著度是用来表示优势度的一个指标，仅为英美学派用于混交林的乔木层林木上，故可称林木显著度。由于林木显著度要求的是相对值，也可称相对显著度或相对优势度。计算公式如下：林木显著度=某树种的树干基部断面之和/全部树种干基部断面积之和×100树干基部断面积的数据要求来自野外所测的各株的基茎或基干的圆周期，所以必须查阅本手册附录上的换算表，才能查得每树的基干圆面积（即断面积）。16.重要值指数（DFD和IVI）的求算（1）定义重要值用于表示混交林上层乔木种类的各自重要程度，是20世纪50年代以后风行起来的一种植被研究方法的指标。DFD和IVI都表示重要值，但二者在求算技术上稍有不同。（2）DFD指数，或叫“密度、频度、优势度指数”，求算公式是：DFD指数=相对密度+频度+相对显著度在这公式中，由于直接采用“频度”，而不是“相对频度”，故其理论上最大值可以等于300。（3）IVI，即重要值指数（ImportantValueIndex），其求算公式如下：IVI=相对密度+相对频度+相对显著度在这公式中，由于采用相对频度，其和不超过100，故理论上的最大重要值为100。两个式中的相对密度均可用相对多度代替，因为相对多度是由一定样方面积中的株数求得，其重要性是相对的。当然，相对显著度也就是相对优势度。17.林木图解的求算和绘制林木图解是用图表示混交林中各大树树种的重要性，因此，除了等级度以外，均以Ⅴ级大树来计算。首先，把林木划分成以下5个等级：Ⅰ级苗木——乔木幼苗，高33厘米以下；Ⅱ级苗木——乔木高33厘米以上，干粗2.5厘米以下；Ⅲ级立木——乔木胸径2.5-7.5厘米者；Ⅳ级立木——乔木胸径7.5——22.5厘米者；Ⅴ级大树——乔木胸径在22.5厘米以上者。\n逐种计算林木图解中多度、频度、等级度、显著度4个指标，然后按比例绘成图解。其中：OA=多度，用相对多度或多度表示，指的是某树种Ⅴ级大树与所有大树之比率；OB=频度，指的是某树种Ⅴ级大树之出现样方数与样方总数之比率）；OC=等级度，指的是某树种实有等级数与5个等级之比率）；OD=显著度，指的是某树种Ⅴ级大树基部断面积与样方原有Ⅴ级大树的基部断面积之比率）。然后，对照标准图解，按多、频、等、显的实际情况填图。标准图解（见图5—7）。标准图解中多、频、等、显4个指标均为100%。所得结果，图解中那一树种的在图解中所围的面积大，说明4个指标的百分数都大，则该树种在群落中的重要性也越大。18.木材蓄积量的求算木材蓄积量（即木材积）是指单位面积的现有产量，可以按树种分别计算蓄积量，然后求其单位面积的总蓄积量，也可以直接按各树种个体的平均高度和胸径断面积之和计算一定面积林地的总蓄积量。植被生态学中最好按树种选其Ⅳ、Ⅴ级树木进行蓄积量的计算，公式如下：OAOAOCODOCODOB标准林木图解OB某树种林木图解图5—7林木图解单位面积某树种的材积=某树种Ⅳ、Ⅴ级树木的平均高度×某树种Ⅳ、Ⅴ级树木的胸径断面积之和×形数各个树种的材积之和即为单位面积的总蓄积量（也称林地蓄积量）。然后按比例换算成1公顷面积的蓄积量，单位为立方米/公顷（m3/ha）。如果不分树种计算，就简单多了。但仍要先计算单位面积的林木平均高度和林木的胸高断面积总和，仍以上述公式求得，即：单位面积林地材积=林地林木平均高度×林木胸高面积的总和×形数形数可查阅有关资料，一般在0.5左右，随树种、树龄和胸径就可查出一株树的材积，逐株相加求其总和，即可直接求得林地的蓄积量。参考文献1.金振州。地植物学实习手册。：大学生态学及地植物学研究室。1992:1-25.2.曲仲湘，吴，王焕校，汉侨等。植物生态学（第二版）。:高等教育。1984：180-205.\n1.大学生物系。植物生态学实验。:高等教育。1986：69-105.2.林鹏。植物群落学。：科学技术。1986:68-112.3..ecobeaker./hs/2001.(大学金振洲，段昌群)二、生态学实验数据处理的基本方法处理数据和获取数据一样，都是科学研究中的核心环节之一。实验数据的处理方法有很多的专业书籍介绍，这里仅提供涉及生态学本科学生实验常用的一些数据处理方法。具体的运算可以通过计算机专业软件或相关软件来完成。生态实验获得的数据最基本处理过程如下：\n做分布表数据列表数据整理数据分布图同质数据求平均数样本标准误平均数的比较与总体均数的比较两个均数的比较多个均数的比较方差分析T检测F检验多重比较（新复极差测验）柱形图折线图条形图……数据的分布生态学中研究经过获得的数据是很多的，未加整理的数据很难进行分析。通过对观察得到的数据通过一定的规则进行整理分析，就可以看到资料的集中程度和分布状况。1.分布表表5-11是不同生态条件下某植物生长高度的分布状况。通过归类表示后，可以比较清楚地反映两种不同生态条件下植物高度的差异性。表5-11不同生态条件下某种植物高度的次数分布表高度围生态条件1株数生态条件2株数20-2525-3030-3535-4040-4545-50611261884481921532.次数分布图\n次数分布图可以更形象地反映次数的分布状况。常使用的图形有：柱形图（如图5-8），折线图（如图5-9），条形图（如图5-10）等。这些图形可以在OFFICE办公套件中的EXCEL软件中绘出。图5-8植物高度分布的柱形图图5—9植株高度分布的折线图\n图5—10植株高度分布的条形图平均数平均数是数据分析中最常使用的结果表示方法。它是数据的代表值，表示实验数据的中心位置，往往作为资料的代表与另一组同类资料进行比较。平均数的种类比较多，如算术平均数、中数、众数和几何平均数。由于算术平均数是最常用的平均数，这里只介绍算术平均数的计算方法。一组数据资料中各个数据的总和除以数据的个数所得的商数，成为算术平均数。一般记为.算术平均数的计算方法有二。1.直接计算将所有的观测值X1，X2，X3,…,Xn直接相加再除以观测值的个数n,写公式为：(式5-1)加权法当观测值中相同值的个数较多时，可将观测值的个数，即频数ƒ，乘以该观测值，以替代相同观测值逐个相加。计算公式为：（式5-2）方差、标准差、变异系数算术平均数只能反映同质观察数据组的平均观测值大小，而不能反映数据组集中的程度。方差、标准差则可以反映平均值的离散程度。1.总体方差、总体标准差总体观测值中的每个观测值（x）与该组观察值的总体平均数（µ）之差，称为离均差，离均差的平方和的平均数就是总体方差（σ2）。可用如下公式表示：（式5-3）总体方差的方根，即为总体标准差（σ）：（式5-4）2.样本方差、样本标准差\n在实际工作中，我们掌握的是样本资料(n个)，而不是总体资料（N个），这样µ就是未知数，从而不得不用平均数来估计。由于取样误差，并不常就是µ。在统计学上，为了最大可能地减少这种偏差，样本标准差（s）的计算常用如下公式：（式5-5）样本方差常用SS表示，其计算公式为：（式5-6）3.变异系数变异系数又成为离散系数，用CV表示，它是指标准差与平均数M之比的百分数，公式为：(式5-7)数据的表示生态学研究往往是用样本的信息来推断总体的特征，由于抽样误差，样本的平均数并不恰好等于总体平均数，这样由抽样导致的样本平均数与总体平均数之差称为均数的抽样误差。同时，也由于取样的多少不同，所得样本的均数之间也不一定相等。样本均数是否能够反映总体均数，取决于研究工作对正确性的要求。这个正确性的水平就是检验水平（α）。检验水平α＝0.05表示的意思是，用一样本均数(M)估计未知总体均数，理论上有95%（1-α）的正确水平。这时均数的可信区间为：)(式5-8)这里，为样本均数，n为样本数量，v为自由度（v＝n-1），为在检验水平为α、自由度为v时查t值表时得到的t值，s为样本标准差。在科学研究中，常常是用的方式表示数据的。有时，为了方便起见，在注明的条件下，也常用()形式表示。数据的检验1.样本均数与总体均数比较的t检验这种检验主要是推断样本均值所代表的未知总体均数µ与已知的总体未知均数µ0是否相等。这时首先计算统计量t值：(式5-9)v=n-1查阅t表，得到α值，如果α>0.05,一般认为是没有差异;如果\n0.01>α>0.05，认为有显著差异；如果α〈0.01,认为达到极显著差异。1.成对数据资料的比较这类数据组间的比较，首先是计算各对数据之间的差值d及其均数,这样两组成对数据之间的比较就转化成了其差数的均数与0之间的比较。首先计算统计量t值：(式5-10)其中sd由（式5-5）得到：(式5-11)v=n-1同样根据查阅t表，得到α值，如果α>0.05,一般认为是没有差异;如果0.01>α>0.05，认为有显著差异；如果α〈0.01,认为达到极显著差异。3.两样本均数的比较原理同上，主要是计算出t值，确定好自由度v，然后查阅t表，查阅可信度区间。通过比较实际的置信度区间和要求的置信度区间的差异，判定样本均数的有无差异性。若样本1的观测数有n1个，样本2的观测数有n2个，它们的均数分别为、，则：(式5-12)如果n1=n2时，上式可以简化为：(式5-13)方差分析以上所涉及的数据检验主要是针对两个样本均数的检验，对于多个样本均数的比较，则需要采用方差分析（ANALYSISOFVARIANCE,简写为ANOV）1.基本原理方差分析的基本思想是把全部观测值之间的变异——总变异，按设计和需要分为二个或多个部分进行分析。一般地，将总变异分隔成各个因素的相应变异，作出其数量估计，从而发现各个因素在变异中所占的重要程度；而且除了可孔因素所引起的变异后，其剩余变异又可提供试验误差的准确而无偏的估计，作为统计假设测验的依据。1.分析过程(1)方差和自由度\n设有k组样本，每样本皆具n个观测值，则共有nk个观测值。这些观测值的总变异S2T由组间变异S2t和组变异S2e构成。它们可以分别按下式计算得到：（式5-14）（式5-15）（式5-16）这里i=1,2,3,…,k;j=1,2,3,…,n总变异自由度nk-1组间自由度：k-1;组自由度：k(n-1)（1）F测验根据以上方差分析结果，可以得到F值：F=（式5-17）将计算得到的F值查表得到的Fа值（在以上特定的自由度和拟定的显著水平上）进行比较，进行判断。如果F>Fа,则说明组间变异量显著地大于组变异量，即不同处理间的结果是有差异的。（3）多重比较F测验得到的结果是一个整体差异，即说明处理组的平均值是有显著差异的，但并不说明各个平均数之间都有显著差异，也不能说明是一部分平均数有差异，而另外一部分平均数间没有差异。为此需要对各平均数进行多重比较。多重比较方法很多，这里只介绍最常用的Duncan法，又称为新复极差测验（SSR）.它的计算过程分别可以表示为：①计算算平均数的标准误SE当各样本的容量均为n时，（式5-18）②查SSR表，可以得到在se2在各自由度下，p=2,3,…,k时的SSRa值，进而算得各个p下的最小显著极差LSR（p为某两极差间所包含的平均数个数）：LSRa=SE×SSRa（式5-19）③将各平均数按大小顺序排列，用各个p的LSRa值测验各平均数两极差的显著性：凡是两极差〈LSRa，即认为两个平均数间在а水平上没有差异，凡极差≥LSRa，即两极差在а水平上差异显著。④结果表示多重比较的结果表示方法很多，但目前国际上生态学主要刊物大多采用Dunncan法表示。它的表示方法如下。将全部平均数从大到小一次排列，然后在最大的平均数上表上字母a，并将该平均数与以下各平均数相比，凡相差不显著的(