天目山野外实习论文集 入联合国教科文组织国际生物圈保护区网络。2004年始,天目山国家级自然保护区管理局 对天目山实行了保护性的旅游开发。随着人类活动的干扰,该地区部分植物群落处于不同程 度的演替阶段。 群落演替硏宄从时间序列上来说一般需要十年以上的跟踪调查,在实际调査中有较大的局限 性。因此一般群落生态学硏究中采用“空间代替时间”的硏究方法进行群落演替的硏究。本 实验中,我们以天目山植物群落为研究对象。采用“空间代替时间”的方法,通过对不同年 限荒废样地的样方调查,试图探究次生演替的动态变化过程。 1材料和方法 11研究区域概况 天目山自然保护区地处浙江省临安市西北部,地理位置为30°5′-30°50N, 118°50-120°19E,海拔范围300m-1556m,年平均气温88℃-148C年均降水量 1390-1870mm,呈现中亚热带北缘向北亚热带过度的森林生态系统 本实验中的样地均取自天目山管理局附近的三处荒地。由于废弃后恢复时间的不同,三 块样地植物物种的丰富度和均匀度呈现出鲜明的特征(如图1所示),其中第一块样地为常年 使用的停车场,植被稀少矮小,植物品种单一,可视为次生演替的初级阶段:第二块样地为 5年前荒废的空地,植被较第一块密集,品种较为丰富,视为次生演替的第二阶段:第三块 样地为02年荒废的样地,植被更为密集,品种更加丰富,可见样地中出现了明显的灌木,视 为次生演替的第三阶段(分别记为S1,S2,S3)。 A
天目山野外实习论文集 入联合国教科文组织国际生物圈保护区网络。2004 年始，天目山国家级自然保护区管理局 对天目山实行了保护性的旅游开发。随着人类活动的干扰，该地区部分植物群落处于不同程 度的演替阶段。 群落演替研究从时间序列上来说一般需要十年以上的跟踪调查，在实际调查中有较大的局限 性。因此一般群落生态学研究中采用“空间代替时间”的研究方法进行群落演替的研究。本 实验中，我们以天目山植物群落为研究对象。采用“空间代替时间”的方法，通过对不同年 限荒废样地的样方调查，试图探究次生演替的动态变化过程。 1.材料和方法 1.1 研究区域概况 天目山自然保护区地处浙江省临安市西北部，地理位置为 30°5′-30°50′N, 118°50′-120°19′E, 海拔范围 300m-1556m, 年平均气温 8.8℃-14.8 ℃， 年均降水量 1390-1870mm，呈现中亚热带北缘向北亚热带过度的森林生态系统。 本实验中的样地均取自天目山管理局附近的三处荒地。由于废弃后恢复时间的不同，三 块样地植物物种的丰富度和均匀度呈现出鲜明的特征（如图1所示），其中第一块样地为常年 使用的停车场，植被稀少矮小，植物品种单一，可视为次生演替的初级阶段；第二块样地为 5年前荒废的空地，植被较第一块密集，品种较为丰富，视为次生演替的第二阶段；第三块 样地为02年荒废的样地，植被更为密集，品种更加丰富，可见样地中出现了明显的灌木，视 为次生演替的第三阶段（分别记为S1,S2,S3）。 A. 22
天目山野外实习论文集 B 图1演替不同阶段样地图(A初级阶段样地:B.中级阶段样地:C.高级阶段样地) Fig. 1 the picture of three stages(. primary stage; B intermediate stage C senior stage 12取样方法 本实验于2012年7月12日和13日分别在取样地点的三块样地取样,每块样地各取10个 0cmx50cm大小的样方。其中S1、S2植被稀疏成条带状分布,我们随机选取了两条长为50m 的样线,每条样线上每隔8m取一50cmX50cm样方,每块样地共取10个样方:S3中植被繁茂, 分布均匀,我们采取点状取样法,随机选取了三条样线,分别选取了10个样方 鉴定样方中各物种,测量样方中的物种数和每个物种的个数,其中丛生植物以丛为计数 单位
天目山野外实习论文集 1.2 取样方法 本实验于2012年7月12日和13日分别在取样地点的三块样地取样，每块样地各取10个 50cm x50cm大小的样方。其中S1、S2植被稀疏成条带状分布，我们随机选取了两条长为50m 的样线，每条样线上每隔8m取一50cmX50cm样方，每块样地共取10个样方； S3中植被繁茂， 分布均匀，我们采取点状取样法，随机选取了三条样线，分别选取了10个样方。 鉴定样方中各物种，测量样方中的物种数和每个物种的个数，其中丛生植物以丛为计数 单位。 图 1 演替不同阶段样地图 （A.初级阶段样地； B.中级阶段样地； C.高级阶段样地） Fig.1 the picture of three stages（A. primary stage; B. intermediate stage; C. senior stage） B. C. 23
天目山野外实习论文集 13数据采集与处理 对于每个样方,我们分别鉴定各物种,统计其数量并测量其最高株高及平均株高。 利用这些原始数据进一步计算各物种的 Simpson多样性指数( Simpson' s diversity index,D)、 Pielou均匀度指数( Pielou' s evenness index,川。各指数的的计算公式如下: 1.D=1-∑1P2,其中S为物种数,P为物种i占样方内植株总数的比例 其中H为香农指数( Shannon's diversity index):H"=-∑s1pnp1,Hmax为香农指 数的最大值:Hmx=-1n=hns: 3.重要值:V=(相对优势度+相对多度+相对频度)/3 4.相对频度(%)=100×某个种在统计样方中出现的次数/所有种出现的总次数(2 5.相对优势度(%)=100×某个种的胸高断面积/所有种的胸高断面积之和(3) 6.相对多度(%)=100×某个种的株数/样方内所有种的总株数(4) 2实验结果 21各阶段样地物种多样性 样地阶段 物种丰富度外来种丰富度 Simpson多样性指数 Pielou均匀度指数 Species Exotic simpson diversity stages Pielou's index abundance speciesabundance index 初级 030±048 4.1士1.4 0.88 Primary stage 中级 150±0.85 intermediate6.1±2.0 tage 高级 10±0.32 58±41 0.83 0.80 Senior stage 表1多样性指数比较 Table 1 comparison of diversity index
天目山野外实习论文集 1.3 数据采集与处理 对于每个样方，我们分别鉴定各物种，统计其数量并测量其最高株高及平均株高。 利用这些原始数据进一步计算各物种的 Simpson 多样性指数（Simpson’s diversity index,D）、 Pielou 均匀度指数(Pielou’s evenness index, J)。各指数的的计算公式如下： 1. D=1 − ∑ Pi S 2 i=1 , 其中 S 为物种数，Pi为物种 i 占样方内植株总数的比例； 2. J= H′ H′max ， 其中 H’为香农指数（Shannon’s diversity index）： H’=− ∑ pilnpi S i=1 ，H’max 为香农指 数的最大值：H’max=− ∑ 1 S ln 1 S S i=1 =lnS； 3. 重要值: V I = (相对优势度+相对多度+相对频度) /3 4. 相对频度(% ) = 100 ×某个种在统计样方中出现的次数/所有种出现的总次数(2) 5. 相对优势度(% ) = 100 ×某个种的胸高断面积/所有种的胸高断面积之和(3) 6. 相对多度(% ) = 100 ×某个种的株数/样方内所有种的总株数(4) 2.实验结果 2.1 各阶段样地物种多样性 样地阶段 stages 物种丰富度 Species abundance 外来种丰富度 Exotic speciesabundance Simpson 多样性指数 simpson diversity index; Pielou 均匀度指数 Pielou's index 初级 Primary stage 4.1±1.4 0.30±0.48 0.86 0.88 中级 intermediate stage 6.1±2.0 1.50±0.85 0.90 0.85 高级 Senior stage 5.8±4.1* 0.10±0.32 0.83 0.80 表 1 多样性指数比较 Table 1 comparison of diversity index 24
天目山野外实习论文集 Simpson多样性指数 Simpson Diversity Index 0.90 000000 884888 初级样地 Primary Stage中级样地 ntermediate高级样地 Senior Stage 图25 mason指数变化 Fig 4 change of Simpson diversity Index Pielou均匀度指数 Pielou's index 0.88 0.84 8886 0. 初级样地 Primary Stage中级样地 Intermediate高级样地 Senior Stage 图3 Pielou均匀度指数变化 Fig 3 change of Pielou index 如图所示。从初级阶段到高级阶段,物种总数逐渐增加。而其中的外来种(飞蓬属 erigeron S.、一年蓬 Erigeron annuus、斑地锦 Euphorbia maculata)丰富度呈现先增加再减少 的趋势。 Simpson多样性指数是中级>初级>高级; pielou均匀度指数是初级>中级>高级;从 初级到高级阶段,物种丰富度逐渐增加,均匀度则降低,而外来种先增加再减少的趋势可能 说明了外来种在演替过程中先入侵,再逐渐被本地种取代
天目山野外实习论文集 如图所示。从初级阶段到高级阶段，物种总数逐渐增加。而其中的外来种（飞蓬属 Erigeron sp.、一年蓬 Erigeron annuus、斑地锦 Euphorbia maculata）丰富度呈现先增加再减少 的趋势。Simpson 多样性指数是中级>初级>高级；pielou 均匀度指数是初级>中级>高级；从 初级到高级阶段，物种丰富度逐渐增加，均匀度则降低，而外来种先增加再减少的趋势可能 说明了外来种在演替过程中先入侵，再逐渐被本地种取代。 0.78 0.80 0.82 0.84 0.86 0.88 0.90 0.92 初级样地 Primary Stage 中级样地 Intermediate Stage 高级样地 Senior Stage Simpson多样性指数 Simpson Diversity Index 0.76 0.78 0.80 0.82 0.84 0.86 0.88 0.90 初级样地 Primary Stage 中级样地 Intermediate Stage 高级样地 Senior Stage Pielou均匀度指数 Pielou's index 图 2 simpson 多样性指数变化 Fig.6 change of Simpson diversity index 图 3 Pielou 均匀度指数变化 Fig.3 change of Pielou index 图 2 Simpson 指数变化 Fig.4 change of Simpson Diversity Index 25
天目山野外实习论文集 22各阶段样地外来种相对重要值比较 0.07 006 0.05 本地种平均相对重要值 Average Relative Important Value of native species ■外来种平均相对重要值 Average Relative Important 0.01 Value of Exotic Species 初级 Primary 中级 高级 Senior Intermediate 4平均相对重要值比较 Fig 4 Comparison of average relative importance value 如图所示,在演替中级阶段外来种平均相对重要值最接近外来种平均相对重要值,其次为演 替初级阶段,最低的是高级阶段;总相对重要值也出现相同的趋势,从初级、中级到高级 外来种相对重要值依次降低。因此可以推测这类外来物种在天目山的生态系统中只会在次生 演替的中间阶段占据一定优势:当次生演替继续发展到高级阶段时,具有更强竞争力的本地 种最终代替了外来种,重新恢复天目山原有的生态系统 3分析与讨论 31外来种在次生演替过程中的动态变化 从统计结果我们可以看到,外来种集中出现于演替中级阶段。在演替初级阶段,外来种相对 重要值较低,还未发展壮大:而在高级阶段,可能由于本地物种竞争力较强,中级阶段相对 重要值增高的外来种此时又明显减少。随着群落的恢复,入侵种的数目呈现先增加再减少的 趋势。这可能说明了在受干扰荒地植被恢复的过程中,外来种往往不会代替本地种形成入侵 也就是说,在重建天目山被人工破坏生态系统的过程中,可能不需要对外来种进行特别的治 理。随着植被自然恢复,外来种的比例会自然减少,原有的生态系统将重新建立并稳定 32多样性指数讨论 在三块样地中,物种丰富度从初级到高级依次递增。这个现象符合植物群落次生演替的过程 在植物群落的演替过程中,由于先锋植物的定居改变了原有的环境。土壤从沙石质逐渐转变 为富含腐殖质,能够保存更多的水分,同时提供更为丰富的养分。有利于种子的发芽和植物 定居。同时由于先锋植物的存在,降低了地表温度并提高了地表湿度,能够更有效的保护地
天目山野外实习论文集 2.2 各阶段样地外来种相对重要值比较 图 4 平均相对重要值比较 Fig4. Comparison of average relative importance value 如图所示，在演替中级阶段外来种平均相对重要值最接近外来种平均相对重要值，其次为演 替初级阶段，最低的是高级阶段；总相对重要值也出现相同的趋势，从初级、中级到高级， 外来种相对重要值依次降低。因此可以推测这类外来物种在天目山的生态系统中只会在次生 演替的中间阶段占据一定优势；当次生演替继续发展到高级阶段时，具有更强竞争力的本地 种最终代替了外来种，重新恢复天目山原有的生态系统。 3.分析与讨论 3.1 外来种在次生演替过程中的动态变化 从统计结果我们可以看到，外来种集中出现于演替中级阶段。在演替初级阶段，外来种相对 重要值较低，还未发展壮大；而在高级阶段，可能由于本地物种竞争力较强，中级阶段相对 重要值增高的外来种此时又明显减少。随着群落的恢复，入侵种的数目呈现先增加再减少的 趋势。这可能说明了在受干扰荒地植被恢复的过程中，外来种往往不会代替本地种形成入侵。 也就是说，在重建天目山被人工破坏生态系统的过程中，可能不需要对外来种进行特别的治 理。随着植被自然恢复，外来种的比例会自然减少，原有的生态系统将重新建立并稳定。 3.2 多样性指数讨论 在三块样地中，物种丰富度从初级到高级依次递增。这个现象符合植物群落次生演替的过程。 在植物群落的演替过程中，由于先锋植物的定居改变了原有的环境。土壤从沙石质逐渐转变 为富含腐殖质，能够保存更多的水分，同时提供更为丰富的养分。有利于种子的发芽和植物 定居。同时由于先锋植物的存在，降低了地表温度并提高了地表湿度，能够更有效的保护地 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 初级 Primary Stage 中级 Intermediate Stage 高级 Senior Stage 本地种平均相对重要值 Average Relative Important Value of native species 外来种平均相对重要值 Average Relative Important Value of Exotic Species 26