草坪草本植物群落调查分析

通过调查分析华南师范大学石牌校区心理学院院楼后草坪的草本植物的群落结构,掌握草本植物群落调查的方法和群落主要数量特征的测定方法,同时了解学校草坪草本植物的种类,分析其群落结构为学校草坪的绿化设计提供理论依据和建议. 1 材料与方法 1.1 实验材料

1.1.1 实验地点 华南师范大学大学石牌校区心理学院院楼后草坪草本植物. 1.1.2 实验仪器 样方框、测绳、皮尺、钢卷尺、记录板、调查记录表. 1.2 实验方法

1.2.1 取样方法 按照规则取样的方法,在群落中以一定的规则确定取样位置,在群落中设置四条等距离的样线,每条样线长50m,然后在每一样线内每隔10m设置一个大小为0.25㎡的样方,每根样线内设置5个样方,总共调查20个样方.

1.2.2 调查记录方法 调查时记录的主要内容包括植物名称、个体数(多度)、盖度、高度以及背景植物.多度即群落中某种的个体数的多少.计数个体数时,可把样方再细分为若干个小样方,计数每个小样方的个体数,再把样方中每个小样方的个体数相加.如果个体太多难以准确计数,则可采用预先确定的多度等级估计各个种的多度,常用的为多度等级为极多、很多、多、尚多、少、稀少、个别.盖度即群落中植物地上部分覆盖地面的百分率.每种植物盖度的测定,可把该种每一个体的地上部分投影画到方格纸上,按方格面积和纸的总面积计算盖度.有经验的植物学工作者也常用目测估计法确定盖度.高度即植物体地上部分离地面的高度,通常测定的是植物在自然状态下的高度.调查表的具体格式与内容如下: 草本植物群落调查表 调查者: 样地号: 种名 样地面积: 多度 盖度(%) 日期: 群落盖度: 高度(cm) 背景植物 1.3 数据分析 1.3.1 种类组成 种类组成是群落的最基本特征.种类组成就是编制群落的植物名录,应列出群落中所有植物种.并计算出每个种平均多度、平均盖度、平均高度和频度.

频度=该种植物出现的样方数/调查的样方总数

1.3.2 种群密度 种群密度是种群最基本的数量特征.种群密度就是统计群落中每个种群在单位面积(lm2)的个体数.

1.3.3 种群空间分布格局分析 种群分布格局是指种群个体在水平位置上的布局样式.有三种类型:(1)随机分布型:种群个体的布局完全是随机的,每一个个体的存在不影响其他个体的分布.(2)均匀分布型:种群个体呈近似等距离的规则分布.(3)集群分布型:种群个体呈现成群、成簇或成斑块状的集聚分布.在分布格局的测定时,样方大小和位置对结果有着十分明显的影响.一般草本可考虑0.2m×0.2m或0.5m×0.5m,灌木可用1m×1m或2m×2m,乔木可用5m×5m.

也可根据具体情况确定合适的样方大小.计数每一小样方中待测植物的株数,并将数据记录在样方表中.样方表如下: 种群空间分布格局样方表 样方号 个体数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 采用分布系数法测定群落中主要种群的空间分布格局类型,在分布格局研究中,往往假定种群属于随机分布,对应的概率分布为泊松分布,对于泊松分布而言,只有方差和均值相等的性质.因此,可用方差均值比来统计和检验野外调查数据.分布系数统计量为:

1NV(Xi-m）（/N1）, mXi,CxV/m

2i1i12N式中i为样方号数(1,2,…20),N为样方总体数,V为方差,m为均值,Cx为分布系数统计量.

若Cx=0,种群属于均匀分布;若01,种群属于集群分布.

在统计学上,采用t检验来确定Cx的实测值与理论预测值1的差异显着程度.T检验的统计量为:

式中:标准误差sV/N,N为总样方数.查表比较,若t＞t0.05（t）,差异不显着,可认为符合随机分布;若t＜t0.05时,差异显着,可以认为偏离随机分布. （t）其中:f(自由度)=样方数-1

2 结果与分析

2.1 草本植物群落种类组成

对华南师范大学部分草坪进行草本植物群落种类调查后.得到草本植物名录如下.

表1 草本植物群落种类组成

编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

种名 雾水葛 旱莲草 假臭草 一点红 崩大碗 叶下珠 台湾草 水蜈蚣 大叶油草 夜香牛 红花醋浆草 醋浆草 华南毛蕨 蛇莓 竹叶草 长萼堇菜 小马唐 两耳草 黄花酢酱草

平均多度 12.88 1.00 3.00 2.31 47.00 20.20 300.00 7.00 34.50 2.50 9.13 22.50 2.00 96.00 28.78 8.15 58.75 94.25 12.44

平均盖度 8.6% 1.0% 7.0% 2.5% 26.0% 6.3% 97.0% 4.5% 53.0% 2.0% 13.2% 14.0% 2.0% 67.0% 21.4% 6.2% 23.1% 47.0% 6.8%

平均高度 6.17 11.00 10.60 10.86 5.35 3.60 8.00 9.00 8.50 11.00 4.73 8.00 3.88 10.53 6.77 6.20 10.42 6.50 5.60

频度 0.70 0.15 0.10 0.40 0.30 0.45 0.80 0.20 0.15 0.20 0.15 0.20 0.15 0.30 0.60 0.50 0.40 0.50 0.25

相对频度 9.27% 1.99% 1.32% 5.30% 3.97% 5.96% 10.60% 2.65% 1.99% 2.65% 1.99% 2.65% 1.99% 3.97% 7.95% 6.62% 5.30% 6.62% 3.31%

20 21 22 23 24 25 26

线叶莲子草 透明草 黄鹌菜 母草 裂叶天胡荽 瘦风轮菜 海金沙

5.00 1.00 1.50 10.00 35.00 10.00 1.00

2.0% 0.3% 1.5% 3.0% 20.0% 4.0% 1.0%

6.40 2.00 4.80 4.50 2.00 8.50 10.00

0.10 0.10 0.15 0.20 0.10 0.10 0.10

1.32% 1.32% 1.99% 2.65% 1.32% 1.32% 1.32%

本次实验所调查的草本植物群落中,得到共有杂草植物14科26种,植物种类相对较多.其中禾本科(台湾草、大叶油草、竹叶草、小马唐、两耳草)和菊科(旱莲草、假臭草、一点红、夜香牛、黄鹌菜)所占的种类最多,各有5种;酢浆草科(红花酢浆草、黄花酢酱草、酢浆草)和荨麻科(雾水葛、透明草)相对较多;堇菜科(长萼堇菜)、茜草科(耳草)、唇形科(瘦风轮草)、蔷薇科(蛇莓)、菊科(一点红)、莎草科(水蜈蚣)等各只有一种植物.

此外,根据样方调查结果,可以计算得到各植物种的平均高度、平均多度、相对频度、平均盖度等(见表1).其中,台湾草平均多度最高,说明其在群落中的数量较多;台湾草、雾水葛、竹叶草的频度较高,说明这些物种出现在样方中的次数多,在群落中较为分散;台湾草、蛇莓、大叶油草的平均盖度高,说明该物种的叶面积相对大,覆盖能力强. 2.2 种类-面积曲线

在本次实验所调查的样地内,统计各样方的草本植物物种数,按0.5m增加边长,抽取面积为0.25 m2,0.5 m2,0.75 m2,…,4.75m2的正方形样方20个,根据样方面积与样方中物种数量确定关系,得到草本植物群落的种—面积曲线图(见图1).随着样方面积的增大,样方中出现的植物种类增多,增加到一定面积时,物种数保持平衡,此时得可确定群落的最小面积.最小面积是在最小地段内,对一个特定群落类型能提供足够的环境空间(环境和生物的特性),或者能保证展现出该群落类型的种类组成和结构的真实特征所需要的面积[12].

图1 草本植物群落的种类-面积曲线

从图1可以看出,本次实验所调查的草本植物群落的最小面积为2.00 m2,也就是说,客观调查该草本群落时,至少要取样方面积为2.00m2才能基本包括群落中的所有物种.

2.3 种群空间分布格局分析

种群分布格局是指种群个体在水平位置上的布局方式,是种群空间属性的一个重要方面. 根据实验所记录的数据,本实验采用t检验法和分布系数法分别计算各种植物的卡方值和方差分布系数,得到各种群分布格局类型如下表2:

种名 雾水葛 旱莲草 假臭草 一点红 崩大碗 叶下珠 台湾草 水蜈蚣 大叶油草 夜香牛

分布系数统计量/Cx

38.71 0* 0.079* 2.49 18.91* 24.31 386.84 0.5 3.08 0.13*

t 3.17 / 0.077 4.26 1.65 21.14 87.73 -3.2 5.3 -10.78

种群分布 随机分布 均匀分布 规则分布 随机分布 集群分布 随机分布 随机分布 规则分布 随机分布 规则分布

红花醋浆草 醋浆草 华南毛蕨 蛇莓 竹叶草 长萼堇菜 小马唐 两耳草 黄花酢酱草 线叶莲子草 透明草 黄鹌菜 母草 裂叶天胡荽 瘦风轮菜 海金沙

0.80* 3.52 0* 10.62 63.21 3.7* 3.5* 51* 2.8* 0.13* 0.026* 0.018* 0.088* 0.92* 0.26* 0.026*

-1.02 6.02 / 13.2 34.99 1.2 0.91 1.9 0.8 -6.7 -39 -33 -16 -0.089 -0.17 -39

规则分布 随机分布 均匀分布 随机分布 随机分布 集群分布 集群分布 集群分布 集群分布 规则分布 规则分布 规则分布 规则分布 规则分布 规则分布 规则分布

表2 草本植物种群分布分析表

注:表中*代表经过t检验来确定Cx的实测值与理论预测值1的差异显着程度时,结果为差异显着.

分布格局由种群生物学特性 、种内种间相互关系及环境条件综合作用的结果,是种群空间属性的一个重要方面.在某种意义上它与环境条件呈因果关系, 或者说种群格局是种群对环境长期适应和选择的结果, 因而种群格局通常反映着一定的环境因子对个体行为、生存和生长的影响.

由表2可知,本次所调查的草本植物分布格局大部分为规则分布,主要特点是植物种群的个体是等距分布,或个体之间保持一定的均匀的间距.

小部分为集群分布,其主要特点是植物种群个体的分布极不均匀,常成群、成簇、成块或斑点地密集分布.

本次实验所调查到的草本植物呈现集群分布的可能原因有:①与物种的生长特性有关,营养繁殖时通过根茎从母株蔓延开去,形成簇生现象;②种子传播距离有限,受重力作用,降落在母株周围的种子萌发后产生簇生的幼株群;③物种间的相互关系,特别是竞争关系,限制了种群的分散分布[8],使植物种群表现为集群性.

3 讨论

3.1 草本群落种类组成

本实验调查的草坪存在着的杂草植物有14科26种之多,说明同一片土壤上的植物也存在物种多样性,禾本科植物与杂草之间存在着空间资源的竞争.

杂草是一类人为与自然选择双重压力下产生的高度进化的植物类群与作物相比,杂草抗逆境能力强,经过长期的自然进化和人工选择,具有广泛的适应性和顽强的生命力.本调查内的杂草绝大多数是多年生草本,对土壤适应性强,无性繁殖能力强,抗扰能力强,具有一定的竞争优势.杂草的存在说明群落丰富的多样性对维持群落的稳定性具有一定的作用,杂草是草坪中物种组成的重要成分之一.许多研究发现, 杂草多样性程度高,物种越丰富,对于保护害虫天敌、防止土壤侵蚀、促进养分循环有重要的作用. 3.2 种群空间分布格局分析

[13]

植物种群的空间分布格局,决定于其生物学特性和生境条件及其相互作用,是种群对环境长期适应

[14]

和选择的结果.因此,通过对种群分布格局的研究,可以认识群落内物种的镶嵌情况,并了解种群在群落中的地位和作用,从而掌握种间相互作用规律和群落与环境的相互关系,同时可为了解群落内部机制及群

落演替研究提供科学依据.本实验对各种草本植物格局分布的分析中,大部分均为规则分布,与常规草本群落调查存在较大差异,可在数据分析方式、样本属等方面在做商榷. 3.3 实验不足之处

在对草本植物群落进行调查与分析的过程中,样方形状会影响研究结果,边长与面积的比值越小,实验误差越小.我们设置的为正方形样方,得到的结果相比于圆形样方可能会差一些.另外,我们实验记录的某些数据如覆盖度是自己主观判断和确定的,由于每个人认定的标准有所不同,因此最终统计的实验数据会存在一些误差.再有,因为实验所调查的是人造草坪,故仅通过种——面积曲线求群落的最小面积并不

[16]

准确[6],对此,我们可使用数学模型拟合法.最后,由于在本次实验中,我们只设置了一个样地,而草地在微地形、土壤等因子影响下常常表现出量和质方面的不均匀性;此外用种——面积曲线确定得到的最小面积不够准确,所以虽然我们设置的取样面积大于该群落的最小面积,但是取样的代表性不强,得到的草本植物群落相关数据存在一定偏差.

[15]

参考文献:

[1] 柯展鸿,陈雁飞,惠苗,宋莉英.南美蟛蜞菊和蟛蜞菊化感作用的比较研究. 华南师范大学学报(自然科学版), 2014,46(1). [2] 孙见凡, 吴易, 吴鹏飞, 杜道林. 入侵植物南美蟛蜞菊不同组织部位浸提物的化感作用研究. 广东农业科学,2013(23). [3] 吴 易,司春灿,孙见凡,王从彦,杜道林. 南美蟛蜞菊根系分泌物中２种化学物质的化感潜力. 西北农业学报,

2014,23(10):170-178.

[4] 聂呈荣, 曾任森, 骆世明,等. 三裂叶蟛蜞菊对水稻化感作用的初步研究[J]. 作物学报,2004,30(9):942-946. [5] 张玉虎, 刘梅芳, 凌铁军,等. 三裂蟛蜞菊中的倍半萜内酯成分及其化感作用[J]. 热带亚热带植物学报,

2004,12(6):533-537.

[6] 陈贤兴, 丁炳扬, 沈夕良,等. 南美蟛蜞菊对几种经济作物的生化他感作用[J]. 甘肃科学学报,2005(4):46-49. [7] Nie C, Luo S, Zeng R, et al. Allelopathic potential of Wedelia trilobata L.: effects on germination, growth andphysiological

parameters of rice. 4th World Congress onAllelopathy, 2005.

[8] 许华, 汪波, 魏宇昆,等. 三裂叶蟛蜞菊对两种草坪植物的化感作用[J]. 广东农业科学, 2011, 38 (14):53-55. [9] 林碧芬, 黄志坚. 南美蟛蜞菊挥发油的抑菌活性及成分分析[J]. 中国畜牧兽医, 2011, 38 (11):69-72. [10] Taddei A, Rosas -Romero A J. Antimicrobial activity of Wedelia trilobata crude extracts [J].

Phytomedicine,1999,6(2):133-134.

[11]杨洁,余华光,徐凤洁,马明睿,由文辉. 崇明东滩围垦区草本植物群落组成及物种多样性[J]. 生态学杂

志,2013,07:1748-1755.

[12] 徐坤,谢应忠,李世忠.宁南黄土丘陵区退化草地群落主要植物种群空间分布格局对比研究[J].西北农业学

报,2006,15(5):123-l27.

[13] 黄志伟,彭敏,陈桂琛,等.青海湖几种主要湿地植物的种群分布格局及动态[J].应用与环境生物学

报,2001,7(2):113—116.

[14] 王伯荪.植物群落学.北京高等教育出版社.1987.

[15] 徐坤,谢应忠,李世忠.宁南黄土丘陵区退化草地群落主要植物种群空间分布格局对比研究[J].西北农业学

报,2006,15(5):123-l27.

[16]杨慧,娄安如,高益军,宋宏涛.北京东灵山地区百花种群生活史特征与空间分布格局[J].植物生态学报,2007,31(2):272.