天目山野外实习小论文 天目山林下草本植物受光条件和生长情况调查 顾晨曦李思睿张赓 (复旦大学生命科学学院生物科学系 摘要:本文通过对西天目山自然保护区三种不同林下草本植物的观察分类,以及叶面积指 数(hai)和消光系数(k)的计算,得到以下的结论:不同林下的草本植物的叶面积指数和 消光系数不同;草本植物的种类和生长状况也有差异,银杏林hai值低,k值高,毛竹林反 之,植物生长茂盛,金钱松林lai高,k低。可见不同的林木对其林下草本植物的生长有较 大的影响 关键词:西天目山:草本植物:叶面积指数:消光系数:种类:生长状况 Abstract: This article get such conclusions below by the observation and classification of herbaceous plants under three different kinds of hurst in the nature protected area Western Tian Mu Mountain, and the calculation of the leaf area index (lai) and the extinction coefficient (k): herbaceous plants'lai and k are different as the variety of hurst; and the category and growth condition are also different, in the gingko and Jin Qian pine area the lai is low, the k is high, but the condition in the bamboo area is the opposite. So we can see that different kinds of hurst have great influence on herbaceous plants below Key words: Western Tian Mu Mountain; herbaceous plant; leaf area index; extinction coefficient category; growth condition 本文作者通过对国家级重点自然保护区天目山地区三处代表性林地中的草 本植物叶面积指数和消光系数的研究,讨论不同乔木对其林下植物受光条件及生 长情况的影响。 环境,材料和方法 1.1自然环境 此次实习和采点的地区天目山,是国家级重点自然保护区。它位于浙江,安 徽交界处的临安市西北部,面积4284公顷,经度范围:11992411-119928"21 经度范围 30°1830″-30°2455″, l19 20 海拔范围 苏省D 300m156m,具有典31 上海 型的中亚热带的森 安徽省 林生态系统和森林 景观。是进行生态学 浙江省 西天目山 研究和植物学研究 1505 的理想地点。西天目 杭州 州湾 山地理位置如图 3 比例尺1:3000 图1西天目山的地理位置
天目山野外实习小论文 天目山林下草本植物受光条件和生长情况调查 顾晨曦 李思睿 张赓 （复旦大学生命科学学院生物科学系） 摘要：本文通过对西天目山自然保护区三种不同林下草本植物的观察分类，以及叶面积指 数（lai）和消光系数（k）的计算，得到以下的结论：不同林下的草本植物的叶面积指数和 消光系数不同；草本植物的种类和生长状况也有差异，银杏林 lai 值低，k 值高，毛竹林反 之，植物生长茂盛，金钱松林 lai 高，k 低。可见不同的林木对其林下草本植物的生长有较 大的影响。 关键词：西天目山；草本植物；叶面积指数；消光系数；种类；生长状况 Abstract: This article get such conclusions below by the observation and classification of herbaceous plants under three different kinds of hurst in the nature protected area Western Tian Mu Mountain, and the calculation of the leaf area index (lai) and the extinction coefficient (k):herbaceous plants’lai and k are different as the variety of hurst; and the category and growth condition are also different, in the gingko and Jin Qian pine area the lai is low, the k is high, but the condition in the bamboo area is the opposite. So we can see that different kinds of hurst have great influence on herbaceous plants below. Key words: Western Tian Mu Mountain; herbaceous plant; leaf area index; extinction coefficient; category; growth condition 本文作者通过对国家级重点自然保护区天目山地区三处代表性林地中的草 本植物叶面积指数和消光系数的研究，讨论不同乔木对其林下植物受光条件及生 长情况的影响。 一 .环境，.材料和方法 1.1 自然环境 此次实习和采点的地区天目山，是国家级重点自然保护区。它位于浙江，安 徽交界处的临安市西北部，面积 4284 公顷，经度范围：119°24′11″-119°28 ′21″， 经度范围： 30°18′30″-30°24′55″， 海拔范围 300m-1556m，具有典 型的中亚热带的森 林生态系统和森林 景观。是进行生态学 研究和植物学研究 的理想地点。西天目 山地理位置如图 1. 1
根据保护区自然条件及此 次研究不同林下草本植物叶面 积指数和消光系数的试验设 想,在西天目山标志性景点禅 源寺外,天目山旅游公司外, 度假村外选取了三块有代表性 的样点取样,分别是:金钱松 林,银杏林,毛竹林,以这三 种树林表征针叶林,阔叶林及 竹林等不同树林林下草本植物 叶面指数及消光系数的特点 (右图为所选毛竹林一部分) 12研究材料 数字光通量计TES-1332A,样方框架,卷尺,准绳,枝剪 13研究方法 样方的选取采用了随机取样的方法,三个样点内按9m间隔拉样线,样线上 每隔3m设立30cm×30cm样方,每个样点设置5个样方,共设置了15个样方 如图2所示,每个样方被框架分成了9个10cmx10cm的方格,取其中阴影部分 的五个方格是此次试验中叶总面积和光通量的数据来源 测定叶面积指数(LAI)的测定方法是,将样方中上述 五个方格中的草本植物的叶片全部剪下,装袋带回实验室, 利用叶面积公式:叶面积=叶长(cm)×叶宽(cm)×校正 系数(K),算出叶片的总面积,计为S(cm2)。其中,叶 长和叶宽分别取叶片的最长和最宽处,不同植物叶片的校 正系数通过复旦大学网上数据库查得,部分查不到的植物, 用叶形相似的植物的校正系数代替。计算各个样方取样的 图2 叶片总叶面积的目的,是用来计算叶面积指数。叶面积指 数是指单位面积上的叶面积,计算叶面积指数的公式为: LAI=S/取样面积 (此处对一块样方来说,取样面积为五个小方格的面积和,即500cm2) 将叶面积指数算出之后,可以进一步样方植物的消光系数: I=Io·ek'LAl 式中,I草本植物层下地面处辐射强度;Io草本植物层顶端,约30cm处辐射 强度;k—该群落的消光系数;LAI在I水平上的叶面积指数 实地取样时测定了每块样方中五个阴影格中间点的上下表面的光通量作为 辐射强度的数值(因每块样地取样面积相同,故此值可代替式中的Ⅰ及Io)然后 将每块样方中五个方格的数值取平均作为此块样方中草本植物的消光系数。将五 个样方地的数据汇总,得出不同林下草本植物层30cm高处消光系数的趋势 研究结果
根据保护区自然条件及此 次研究不同林下草本植物叶面 积指数和消光系数的试验设 想，在西天目山标志性景点禅 源寺外，天目山旅游公司外， 度假村外选取了三块有代表性 的样点取样，分别是：金钱松 林，银杏林，毛竹林，以这三 种树林表征针叶林，阔叶林及 竹林等不同树林林下草本植物 叶面指数及消光系数的特点。 （右图为所选毛竹林一部分） 1.2 研究材料 数字光通量计 TES-1332A,样方框架，卷尺，准绳，枝剪 1.3 研究方法 样方的选取采用了随机取样的方法，三个样点内按 9m 间隔拉样线，样线上 每隔 3m 设立 30cm×30cm 样方，每个样点设置 5 个样方.，共设置了 15 个样方。 如图 2 所示，每个样方被框架分成了 9 个 10cm×10cm 的方格，取其中阴影部分 的五个方格是此次试验中叶总面积和光通量的数据来源。 测定叶面积指数（LAI）的测定方法是，将样方中上述 五个方格中的草本植物的叶片全部剪下，装袋带回实验室， 利用叶面积公式：叶面积=叶长（cm）×叶宽（cm）×校正 系数（K），算出叶片的总面积，计为 S（cm2 ）。其中，叶 长和叶宽分别取叶片的最长和最宽处，不同植物叶片的校 正系数通过复旦大学网上数据库查得，部分查不到的植物， 用叶形相似的植物的校正系数代替。计算各个样方取样的 图 2 叶片总叶面积的目的，是用来计算叶面积指数。叶面积指 数是指单位面积上的叶面积，计算叶面积指数的公式为： LAI=S/取样面积 （此处对一块样方来说，取样面积为五个小方格的面积和，即 500cm2 ） 将叶面积指数算出之后，可以进一步样方植物的消光系数： I=I0·e-k·LAI 式中，I—草本植物层下地面处辐射强度；I0—草本植物层顶端，约 30cm 处辐射 强度；k—该群落的消光系数；LAI—在 I 水平上的叶面积指数。 实地取样时测定了每块样方中五个阴影格中间点的上下表面的光通量作为 辐射强度的数值（因每块样地取样面积相同，故此值可代替式中的 I 及 I0）然后 将每块样方中五个方格的数值取平均作为此块样方中草本植物的消光系数。将五 个样方地的数据汇总，得出不同林下草本植物层 30cm 高处消光系数的趋势。 二 .研究结果 2
21叶面积指数(LAI) 各样方地的叶面积指数计入下表当中:(LAI=S/500cm2S单位:cm2) 银杏林 毛竹林 金钱松林 植物种类叶面积植物种类叶面积植物种类叶面积 样方1 样方1 样方1 阔叶麦冬248.50金星厥484.00 南瓜 1444.80 中华小芹14.0叶山麦冬481.30绞股蓝131.95 常春藤121.00牛膝34.08栾树(幼苗)14.14 常春藤 8.40 总计(S)513.50总计(S)1321.78总计(S)1590.89 LAI LAI 2.64 LAI 3.18 样方2 样方2 样方2 麦冬412.34金星厥1416.00 络石 67.11 络石 95.00 野生大豆216.00 常春藤 61.46 鸭脚芹 85.00 鸭趾草158.00 阔叶麦冬28. 牛膝 170.00 总计(s)540.91总计()1624.00总计(S)1361.00 LAI 1.08 LAI 3.25 LAI 2.72 样方3 样方3 样方3 透骨草168.00金星厥598.50龙牙草1634.00 常春藤14400阔叶山麦冬851.28水杨梅属 中华水芹134.00 大豆 105.00 络石 39.60 麦冬 18.15 苎麻 17.50 金星厥 4.00 总计(s)485.60总计()1349.78总计(S)1958.65 0.97 LAI 2.90 LAI 3.92 样方4 样方4 样方4 中华水芹520.00阔叶山麦冬1634.29 马蓼 1684.80 常春藤60 金星厥 102.79 麦冬 冠盖绣球87.36野生大豆_285.20 112.40 总计(S)580.30总计(S)182444总计(S)2579.28 LAI 1.16 LAI 3.65 LAI 5.16 样方5 样方5 样方5 金星厥372.24鱼腥草1264.00 牛膝 1517.39 鸭趾草295.79阔叶山麦冬224.00野生大豆1060.10 麦冬 110.00金星厥 104.00 络石 56.55 络石 18络石 75.20 中华水芹58.0 鸭脚芹 常春藤 24.00 常春藤
2.1 叶面积指数（LAI） 各样方地的叶面积指数计入下表当中：（LAI=S/500cm2 S 单位：cm2 ） 银杏林 毛竹林 金钱松林 植物种类 叶面积 植物种类 叶面积 植物种类 叶面积 样方 1 样方 1 样方 1 阔叶麦冬 248.50 金星厥 484.00 南瓜 1444.80 中华小芹 144.00 阔叶山麦冬 481.30 绞股蓝 131.95 常春藤 121.00 牛膝 348.08 栾树(幼苗) 14.14 常春藤 8.40 总计（S） 513.50 总计（S） 1321.78 总计（S） 1590.89 LAI 1.03 LAI 2.64 LAI 3.18 样方 2 样方 2 样方 2 麦冬 412.34 金星厥 1416.00 苎麻 817.00 络石 67.11 络石 95.00 野生大豆 216.00 常春藤 61.46 鸭脚芹 85.00 鸭趾草 158.00 阔叶麦冬 28.00 牛膝 170.00 总计（S） 540.91 总计（S） 1624.00 总计（S） 1361.00 LAI 1.08 LAI 3.25 LAI 2.72 样方 3 样方 3 样方 3 透骨草 168.00 金星厥 598.50 龙牙草 1634.00 常春藤 144.00 阔叶山麦冬 851.28 水杨梅属 180.00 中华水芹 134.00 大豆 105.00 络石 39.60 麦冬 18.15 苎麻 17.50 金星厥 4.00 总计（S） 485.60 总计（S） 1349.78 总计（S） 1958.65 LAI 0.97 LAI 2.90 LAI 3.92 样方 4 样方 4 样方 4 中华水芹 520.00 阔叶山麦冬 1634.29 马蓼 1684.80 常春藤 60.30 金星厥 102.79 麦冬 496.88 冠盖绣球 87.36 野生大豆 285.20 苎麻 112.40 总计（S） 580.30 总计（S） 1824.44 总计（S） 2579.28 LAI 1.16 LAI 3.65 LAI 5.16 样方 5 样方 5 样方 5 金星厥 372.24 鱼腥草 1264.00 牛膝 1517.39 鸭趾草 295.79 阔叶山麦冬 224.00 野生大豆 1060.10 麦冬 110.00 金星厥 104.00 络石 56.55 络石 72.18 络石 75.20 中华水芹 58.00 鸭脚芹 33.60 常春藤 24.00 常春藤 15.20 3
麦冬 14.00 总计(S)932.21总计(S)1730.00总计(S)2634.04 LAI LAI 22草本植物层消光系数(k) 各样方的叶面积指数已由上表得出,用前述公式和方法 (I=I0·ekAl)算出各样方内草本植物层30cm的消光系数 匚。银杏林毛竹林金钱松林 样方1 样方1 样方1 1990 463 10540 1870 899 455 510578 1765 184 1257 458 2080 325 475 K 0.23 K 样方2 样方 样 方2 1359 475 7640 743 1715 800 270 7400 1719 1117 484 6490 2790 7430 1559 4800 k 0.58 K 0.25 0.44 样方3 样方3 样方3 1473 915 1916 935 514 1288 293 3830 2760 2050 1059 315 3910 1720 722 303 252 3790 1330 064 K 022 K 0.20 样方4 1556 4990 1476 1034 4880 1388 1051 526 339 4570 1634 996 298 1015 1503 1313 315 4140 k 0.74 K 0.15 K 0.22 样方5 样方5 样方5 2500 1099 1113 271
麦冬 14.00 总计（S） 932.21 总计（S） 1730.00 总计（S） 2634.04 LAI 1.86 LAI 3.46 LAI 5.26 2.2 草本植物层消光系数（k） 各样方的叶面积指数已由上表得出，用前述公式和方法 （I=I0·e-k·LAI）算出各样方内草本植物层 30cm 的消光系数。 银杏林 毛竹林 金钱松林 I0 I I0 I I0 I 样方 1 样方 1 样方 1 1990 537 463 173 10540 1700 1870 899 455 305 8510 5780 1765 711 505 302 11260 9340 1845 1257 458 263 8580 3040 2080 325 475 231 18030 1020 k 0.92 K 0.23 K 0.31 样方 2 样方 2 样方 2 1359 750 475 139 7640 743 1715 800 413 270 7400 1424 1719 1117 484 164 6490 2790 1572 863 463 232 7430 1040 1559 693 438 213 7100 4800 k 0.58 K 0.25 K 0.44 样方 3 样方 3 样方 3 1473 915 350 79 3520 1007 1916 935 322 155 3570 514 1960 1288 293 121 3830 2760 2050 1059 315 220 3910 3020 1720 722 303 252 3790 1330 k 0.64 K 0.22 K 0.20 样方 4 样方 4 样方 4 1556 1052 567 320 4990 1425 1476 1034 502 241 4880 1509 1388 1051 526 339 4570 1634 1536 996 397 298 4620 1015 1503 1313 315 142 4140 1538 k 0.74 K 0.15 K 0.22 样方 5 样方 5 样方 5 2500 1099 279 65 2690 1113 2510 798 271 53 3350 911 4
2860 640 297 153 90 2560 274 7080 1216 2480 1050 1110 k 0.42 0.32 0.23 三讨论 从数据中可以发现:银杏林lai值低, 即银杏林的下层灌木和草本植物相对稀 疏;毛竹林居中;金钱松林lai值最髙 草本植物尤为茂盛。银杏林的lai值低很 大程度是由于其林下大多为一些叶面积 较小的植物,例如麦冬,常春藤等。再者, 银杏有抑制作物生长的作用,所以lai偏 低,也可能有这方面因素。我们所选的毛 竹林的位置一般不会受人打扰,这有利于 林下草本植物的生长。但竹林本身的生长 性质决定了在这一大片以毛竹占绝对优势的地区,其他草本植物的生长是受到抑 制的。我们所选的这片林中金钱松密度与之前所选林中的银杏、毛竹相比略小, 有更多阳光照射到下层,这从光通量值就可以看出。林下植物可以接受更多阳光, 适合阔叶植物生长,所以lai值较高 消光系数会有多方面因素组成,其中,植物种类不同所造成的影响最大。 从实验实际情况看,植物种类的差异并不大,而银杏林下草本植物层的消光系数 明显大于另两片林中的。个人认为取样地 点不同和取样时天气状况所造成的影响 较大。在银杏林取样是7月11日上午,晴 在毛竹林取样是7月12日上午,阴转晴; 在金钱松林取样是7月12日下午,晴。 地点在前文已有说明,只是要补充:银杏 林是在一斜坡上,后靠一块山壁,比较阴 湿,这样的环境容易削弱光通量。而金钱 松林相比就干燥多了。 综上,上层乔木对下层草本植物还是 有影响的,而这两者又共同影响林中光通 (在测光通量时,有时会遇到有直射 光。这时,光通量会大幅上升,这种数据 不具有代表性,我们在实际处理中予以剔 除。) (右边三图分别是银杏林,毛竹林和 金钱松林的取样) 致谢: 通过同组同学们的共同努力,天目山小论文终于完成了,此时此刻我们的心
2860 640 297 153 2380 900 3170 2560 274 98 7080 1216 2480 1050 289 100 2570 1110 k 0.42 K 0.32 K 0.23 三 讨论 从数据中可以发现：银杏林 lai 值低， 即银杏林的下层灌木和草本植物相对稀 疏；毛竹林居中；金钱松林 lai 值最高， 草本植物尤为茂盛。银杏林的 lai 值低很 大程度是由于其林下大多为一些叶面积 较小的植物，例如麦冬，常春藤等。再者， 银杏有抑制作物生长的作用，所以 lai 偏 低，也可能有这方面因素。我们所选的毛 竹林的位置一般不会受人打扰，这有利于 林下草本植物的生长。但竹林本身的生长 性质决定了在这一大片以毛竹占绝对优势的地区，其他草本植物的生长是受到抑 制的。我们所选的这片林中金钱松密度与之前所选林中的银杏、毛竹相比略小， 有更多阳光照射到下层，这从光通量值就可以看出。林下植物可以接受更多阳光， 适合阔叶植物生长，所以 lai 值较高。 消光系数会有多方面因素组成，其中，植物种类不同所造成的影响最大。 从实验实际情况看，植物种类的差异并不大，而银杏林下草本植物层的消光系数 明显大于另两片林中的。个人认为取样地 点不同和取样时天气状况所造成的影响 较大。在银杏林取样是 7 月 11 日上午，晴； 在毛竹林取样是 7 月 12 日上午，阴转晴； 在金钱松林取样是 7 月 12 日下午，晴。 地点在前文已有说明，只是要补充：银杏 林是在一斜坡上，后靠一块山壁，比较阴 湿，这样的环境容易削弱光通量。而金钱 松林相比就干燥多了。 综上，上层乔木对下层草本植物还是 有影响的，而这两者又共同影响林中光通 量。 （在测光通量时，有时会遇到有直射 光。这时，光通量会大幅上升，这种数据 不具有代表性，我们在实际处理中予以剔 除。） （右边三图分别是银杏林，毛竹林和 金钱松林的取样） 致谢： 通过同组同学们的共同努力，天目山小论文终于完成了，此时此刻我们的心 5