植物生态学野外调查方法野外调查是植物生态学研究的基本方法。下面简要介绍植物生态学野外调查的内容和方法，以方便学生查询和参考。一、野外调查设备的准备海拔表、地质罗盘、GPS、大比例尺的地形图、望远镜、照相机、测绳、皮尺、钢卷尺、植物标本夹、枝剪、手铲、小刀、植物采集记录本、标签、供样方记录用的一套表格、方格绘图纸、制备土壤剖面用的简易用品等。二、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）记录总表该总表主要在于对记录所调查的群落生境和群落特点有一个总的记录，见表21。表21 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 室内编号 样地面积 地点 海拔高度 坡向 坡度 坡位 群落高度 群落的总盖度 主要层优势种 群落外貌特点 小地形及样地周围环境 分层及各层的特点层高度 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 2其他野外记录表格根据研究的对象、目的和意义的不同，通常采取不同的野外调查方法。其他野外调查的记录表格在取样方法中分别论述。三、环境调查在植物生态学野外调查过程中，必需对所要调查的植物或植物群落的周围环境条件进行调查和详细记录。目的是为了考察、研究环境与植物或植物群落的关系。一般来说，应该对径度、纬度、海拔、坡向、坡度、坡位、土壤厚度、枯枝落叶层厚度、腐殖质厚度、环境状况、人为干扰、群落类型等做较为详细地调查和记录。l 径度和纬度的测定应用GPS（Global Positioning System，全球定位系统）测定径度、纬度和海拔高度。l 海拔的测定应用海拔仪可对所在地的海拔进行测定。但应注意的是：在使用海拔仪以前，必须在已知的海拔地点校正海拔仪的准确测高，然后才能使用海拔仪。由于海拔仪的工作受气压影响很大，所以晴天和阴天所测海拔略有差异，应给予必要的校正。海拔仪中外圈的数字（0999）表示海拔高度0999m，而900数字下方的椭圆形中的数字表示km。如果椭圆形的指针在0和1之间，长指针所指的外圈数字就是当地的海拔高度；如果椭圆形的指针在1和2之间，当地的海拔高度则是1000加上长指针所指的外圈数字，例如，椭圆形的指针在1和2之间，而长指针所指的外圈数字为610，那么当地的海拔高度就是1610m；如果椭圆形的指针在2和3之间，当地的海拔高度则是加上长指针所指的外圈数字；依此类推。l 坡向的测定用一般的罗盘仪可对所在地的坡向进行测定。站在坡面上，面对整个坡下，手持罗盘仪，使之保持水平状态，并使罗盘仪与自己的身体呈垂直状态，然后从罗盘仪上读数。注意：缠有紫色铜丝的指针（S极）无论在什么时候都指的是南，而另一指针（N极）指的是北。罗盘仪中有0360的刻度，认真思考指针和刻度之间的关系，就不难看出自己脚下坡面的坡向。例如，S极所指数字为235，N极所指数字为45，那么坡向应该是北坡偏东45，记作N45E 。又例如，S极所指数字为130，N极所指数字为310，那么坡向应该是西坡偏北40，记作W40N 。l 坡度的测定用一般的罗盘仪可对所在地的坡度进行测定。站在坡面上，面对整个坡下，将罗盘仪竖起，使罗盘仪中底部的半圈数字向下，让罗盘仪有镜的一方向外，并使罗盘仪的上部平面与坡面呈平行状态，右手板动罗盘仪背部的杠杆，使得罗盘仪中长型水平管中气泡居中，此时长型水平管下方的指针所指示的数字便是该坡面的坡度。l 坡位的测定根据研究样地设置在坡面的位置确定坡位，分为上部、中上部、中部、中下部和下部等几种类型。四、取样面积的确定 1目的通过特定群落种面积曲线的绘制，掌握确定样方面积的方法。 2材料准备 钢卷尺、皮圈尺、方格纸、记录表格等。 3一般说明 此法开始使用小样方（草本群落用10cm10cm、灌木群落用20cm20cm、乔木群落用1m1m），随后用一组逐渐成倍扩大的巢式样方逐一调查每个样方，统计每个样方内的植物种数，以种的数目为纵坐标，样方面积为横坐标，绘制种面积曲线。此曲线开始陡峭上升，而后水平延伸，有时会再次上升。曲线开始平伸的一点所对应的面积即群落取样的最小面积，也可以将85的种出现的面积做为群落取样的最小面积，它可以做为样方大小的初步标准。杨宝珍等（1964）对内蒙古羊草、大针茅草原进过此类测定，最初样方面积为1100 m2，依次扩大为116，18，14，12，1，4，8和16 m2，结果发现，12 m2已达曲线的转折点，面积再扩大110，种数增加不超过5。法国CEPE的生态学工作者用标准化了的巢式样方研究世界各地不同草本植被类型的种类数目特征，所用样方面积最初为164 m2，之后依次为14，1 2，1，2，4，8，16，32，64，128，256，512 m2等。他们把含样地总种数84的面积做为群落取样的最小面积。对于阿尔卑斯山海拔2,300 m以上的高山草甸而言，这一面积为1 m2，温带典型草甸为4 m2，温带草原为8 m2（在内蒙古草原的调查结果与此相符合），地中海地区草本植被为16 m2，荒漠为128256 m2。而撒哈拉沙漠大于512 m2。他们还发现，种数占20的优势植物其盖度占的总盖度的80，种数为总数15的优势种却占群落总体积的85。 4实验步骤 根据实习场所的方便，选取两种不同的群落（如灌丛，荒漠，草原，草甸，沼泽等），按CEPE巢式样方统计植物种数。并绘制种面积曲线。 5讨论 （1）如按面积扩大110，种数增加不超过5计，所研究群落的最小面积为多大？如按包括样地总种数85计算，最小面积又是多大？你认为适宜的样方面积为多少？ （2）群落取样的最小面积与优势种的生活型以及群落中物种多样性有何关系？一般来说，样方面积应略大于最小面积。草本群落一般为14 m2，灌木群落416 m2，北方森林100400 m2，热带森林可能需要1,000 m2以上。五、取样数量的确定 1目的 通过实验使学生认识所要调查的植物群落外貌特征，对所需要的取样数量的可靠性作一些详细的考察，并掌握确定取样数量的方法。 2材料准备样方框，钢卷尺，皮尺、记录纸等。 3一般说明 取样是生态学研究中最重要的工作之一，也是常常易被疏忽的部分。因为基于样本的某些结论常用于作为整体的种群的假设上，所以取样步骤必须正确，否则判断就会无效。GreigSmith （1964）对植物种群研究，Sonthwood（1971）对动物种群研究中对此都曾作过很多解释。本部分的重点是取样中的一些基本原理及其在若干选例中的应用。 对于动物生态学家来说，因自然取样单位的存在，取样问题有时明显减少。树木、粪便、尸体、花丛或叶片等，通常成为动物的栖息单位。与此相反，多数植物生态学家则不得不确立人工的取样单位。建立取样单位时，必须确定这些单位的空间位置、记录内容、有多少确切影响总体的因素，有时还需确定记录持续的时间。 在实验时间、经费和人力的限制下，资料收集的步骤应该有助于得到最多信息。显然，没有一种方法能够普遍地使用，因为任何方法的有效性取决于研究对象，特别是其后分析的性质。但有两个可以单独考虑的阶段，即： （1）取样对策 取样对策定义为立地（sites），即获取记录的空间的位置。立地通常限定在相关的同类空间，但可能直接与生物（或它的一部分）有关，这些生物可能在样本内也可能不在样本内；立地或者直接与正在研究中的种群有关，例如每叶昆虫，与亲本树有关的幼苗。 对策对以后的数据处理过程的选择与限制性有根大影响。这一阶段的决定包括：如样本的分布，是随机分布、有规则的分布或者是两者的联合分布？样本应取一个、二个等级或是三个等级？样本取样法应该选无样方取样或是样方取样？ （2）取样技术 本阶级包括从取样场所获取植物或动物记录的一些技巧。这些记录可以只记个“有”，也可以是每个样地的绝对数量或分层取样的估计值。取样技术通常比日后处理数据的策略受其它限制少。但是，所使用的测量方式和分层取样的程度将会影响到统计结果的可靠性。 植物生态学中，这一阶段的决定与被记录的植被外貌的选择有关。定量记录一般采用百分比盖度、密度及体积测量。 动物生态学中，空间的选择和瞬时特征，诱捕器内饵料的应用，每个动物的标记，取样间隔的时间长短，以及去除取样的持续时间等，都是重要的。 如果取得大量样本（n 30），并计算每个样本内植物或动物的数量，就可能建立关于样本均数的置信限。虽然实际总体的均数（?）不变，而样本均数（）在一个样本与另一样本之间是变化的。然而，（个体数）分布的实际性质不论怎样，中心限理论（central - limit theory）指出，以 ? 为中心接近正忿分布。 样本均数的标准差（或下文中常说的标准误）可由下式估计 当样本数大（30），样本均数周绕总体均数 ? 接近正态分布，标准误可由下式估计式中S2是样本的方差。然后从正态分布表根据得到95的置信限。 样本精确度估计的详细论述能在多数统计书中找到。本文重点放在影响总体均数精确性所需要的样本数的估计上。对此通过两个调查事例进行讨论：从一个昆虫下区试验样本来计算必需的样本数；根据具有特定物种组成的植物群落的图示计算样本大小。 实验室实验对于昆虫种群的小区试验样本，所需要的样本数（N）可由下式得到式中S2小区试验数的方差，平均数，D用百分数表示均数置信限的相对误差。例如，若在均数40范围（即均数约20的标准误）要取95的置信限，那么D0.4。在实际值此40范围内给出总体均数的估计所必需的样本数，由上述公式在D0.4时得到。此公式可简化为进一步解释参阅Elliott（1977）。 该公式能在动植物研究的广泛范围内的生态学环境中来估计所需要的样本数量，所提供的数据，可假设为同质环境中得到的。虽然数量（N）随季节变迁会有明显差异，但通常不对每次取样的N作估计，而是对整个取样需要计算一个最初的粗略估计值。植物生态学中计算所需取样单位数有类似问题。样方法常用来记录密度或特性，一般是通过100个样方的试验调查，作一移动均数（travelling mean）图。计算最初10个样方，20个样方，30个，40个样方等等的平均值，对样方数作图。此法绘制的图形如图31所示。根据该图形状，有可能确定均数的可靠性，一般为图形在均数值10范围内波动时取样终止。另一方面，需要确定样本是否已经确切地反映了群落物种组成时，必须进行不同的调查。一种可能的调查是根据物种面积曲，此曲线常用于限定最小面积得到植物群落结构和特定物种组成数的最小面积。最小面积概念是了解植被同质性的基础，又是植被分类和制图的一种重要概念（GreigSmith，1964；Hopins，1957；Shimwell，1971）。较近期的调查研究中使用的最小样方数量概念显然与面积有关。经验调查已证明，物种与样方数量间的相互关系，所提供的曲线与物种面积曲线类似，并进而证明了曲线上的等点（即物种数与样方数量等量是的点）能用于限定所需样方的