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生态学研究方法-3取样技术

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    • 1、生态生态 第二章 取样技术 福建农林大学林学院 陈灿 福建农林大学林学院福建农林大学林学院 重点重点 2.无样地取样2.无样地取样 1.有样地取样1.有样地取样 难点难点 第一章群落的取样 各取样方法及优缺点 无样地取样方法 取样需设置一定数量的样地 取样无需设置特定形状的样地 第一章群落的取样 各取样方法及优缺点 无样地取样方法 取样需设置一定数量的样地 取样无需设置特定形状的样地 福建农林大学林学院福建农林大学林学院 二、样方的形状和大小的确定二、样方的形状和大小的确定 三、样方的数目的确定三、样方的数目的确定 一、样方的选取方法一、样方的选取方法 第一节 有样地取样第一节 有样地取样 福建农林大学林学院福建农林大学林学院 Company Logo 1.主观取样主观取样 取样方法取样方法 2.客观取样客观取样 人为地选择 取样地段 人为地选择 取样地段 通过某种统 计学方法来 设置样方 通过某种统 计学方法来 设置样方 一、样方的选取方法一、样方的选取方法 福建农林大学林学院福建农林大学林学院 1.主观取样主观取样 选代表性样地(选代表性样地(selective sampling)

      2、: 样地的选择是凭主观判断,使它能够代表所 研究的植物群落。 ): 样地的选择是凭主观判断,使它能够代表所 研究的植物群落。 优优 这一方法在植被研 究实践中曾广泛地 使用,它迅速、简 便,对有经验的工 作者能够取得较好 的结果 这一方法在植被研 究实践中曾广泛地 使用,它迅速、简 便,对有经验的工 作者能够取得较好 的结果 缺缺 非统计学方法, 不能进行显著 性检验 非统计学方法, 不能进行显著 性检验 福建农林大学林学院福建农林大学林学院 2.客观取样客观取样 福建农林大学林学院福建农林大学林学院 每一样品单位被抽样的 机会是相等的。 随机取样系统取样 分层取样限定随机取样 随机取样系统取样 分层取样限定随机取样 几种常见的客观取样几种常见的客观取样 是根据某一规则系统地设置样方,也 叫规则取样(regular sampling)。 是系统取样和随机取样 的结合 是将研究地段分成一些小的地段,再在 小地段内进行随机或规则取样 环境因 子取样 环境因 子取样 2.客观取样客观取样 福建农林大学林学院福建农林大学林学院 A B 0 1020304050 10 20 30 40 1001

      3、000 坐标 样方 A=(4,4) 样方 B=(55,25) 图3.1随机取样图示,由随机数确定样方位置 2.1客观取样客观取样 福建农林大学林学院福建农林大学林学院 比如说从山麓到山顶 沿西北方向,每隔海 拔 比如说从山麓到山顶 沿西北方向,每隔海 拔50m设置一个样方。 在大多数情况下,系 统取样是先用地形等 因素确定第一个样方 位置,比如山顶等。 设置一个样方。 在大多数情况下,系 统取样是先用地形等 因素确定第一个样方 位置,比如山顶等。 2.2 系统取样系统取样 优点优点 取样简单,样 品分布普遍, 代表性强,在 植被变差较小 的情况下,效 果很好。 取样简单,样 品分布普遍, 代表性强,在 植被变差较小 的情况下,效 果很好。 缺点缺点 取样效果的好 坏不能客观地 评价,只能凭 经验判断,其 数据也不能进 行统计分析 取样效果的好 坏不能客观地 评价,只能凭 经验判断,其 数据也不能进 行统计分析 分标题一 福建农林大学林学院福建农林大学林学院 福建农林大学林学院福建农林大学林学院 2.3限定随机取样限定随机取样 X1 Y1 X2 Y2 X3 Y3 X4 Y4 X5 Y5

      4、X6 Y6 X7 Y7 X8 Y8 X9 Y9 图图3.2 限定随机取样图示限定随机取样图示 这种方法每个区组 内每个样品被抽取 的机会更大,而且 这样抽取的数据可 以进行统计分析 这种方法每个区组 内每个样品被抽取 的机会更大,而且 这样抽取的数据可 以进行统计分析 但是该方法在野外 可能更费时间 但是该方法在野外 可能更费时间 福建农林大学林学院福建农林大学林学院 2.4 分层取样分层取样 福建农林大学林学院福建农林大学林学院 简便易做,也是应用最多的方法。缺点是小地段的大小 一般是很难知道的,所以难以进行统计分析 简便易做,也是应用最多的方法。缺点是小地段的大小 一般是很难知道的,所以难以进行统计分析。 优缺点优缺点 福建农林大学林学院福建农林大学林学院 分地段 二者合 定规则 随机难 分层取样分层取样 限定随机取样限定随机取样 系统取样系统取样 随机取样随机取样 2.客观取样客观取样 福建农林大学林学院福建农林大学林学院 (6)环境因子取样()环境因子取样(sampling for environment) 以上讲的取样主要是样方位置的设置,在样方位置确定 后,种的观测值可以直

      5、接测量记录。但对环境因素,某 些因子的值只与样方位置有关,比如海拔高度、坡度、 坡向、小地形变化等,可以直接测量记录。有些因子由 于变化甚大,还需在样方内进行再取样,才能有较强的 代表性,比如土壤样品。样方内再取样可以用随机取样 法,也可以根据某一规则进行系统取样,后者用得较多。 比如,在土壤取样时可以取 以上讲的取样主要是样方位置的设置,在样方位置确定 后,种的观测值可以直接测量记录。但对环境因素,某 些因子的值只与样方位置有关,比如海拔高度、坡度、 坡向、小地形变化等,可以直接测量记录。有些因子由 于变化甚大,还需在样方内进行再取样,才能有较强的 代表性,比如土壤样品。样方内再取样可以用随机取样 法,也可以根据某一规则进行系统取样,后者用得较多。 比如,在土壤取样时可以取5个点,即样方的中心点和 中心点到样方每个角连线的中点,得到 个点,即样方的中心点和 中心点到样方每个角连线的中点,得到5个样品,我们 可以对这 个样品,我们 可以对这5个样品充分地混合,然后再从中取一部分作 为所在样方土壤类型的代表样品而进行化学分析;也可 以将 个样品充分地混合,然后再从中取一部分作 为所在样方

      6、土壤类型的代表样品而进行化学分析;也可 以将5个样品作为个样品作为5个重复都进行化学分析,对其结果去 平均值,还可以进行统计分析检验。 个重复都进行化学分析,对其结果去 平均值,还可以进行统计分析检验。 福建农林大学林学院福建农林大学林学院 二、样方的形状和大小二、样方的形状和大小 1、样方的形状、样方的形状 植物群落学中的取样单位有多种形式,包括样方、 样圆、样点、样线、样带等。最常用的是方形样 方,因为方形样方易于应用。从统计学角度讲, 方形的边和面积的比较小,因而边际影响的误差 较小;圆形的周长与面积比更小,但是应用圆形 必须使用特制的样圆,在森林和灌丛研究中困难 很大。长方形一般长与宽的比越大,边长就越长, 边际影响误差也愈大,在设置长方形样方时,还 需考虑环境梯度的方向,如长边是否与坡向保持 一致等。使用不同形状的样方所引起的差异一般 是不显著的。 植物群落学中的取样单位有多种形式,包括样方、 样圆、样点、样线、样带等。最常用的是方形样 方,因为方形样方易于应用。从统计学角度讲, 方形的边和面积的比较小,因而边际影响的误差 较小;圆形的周长与面积比更小,但是应用圆形 必须使用

      7、特制的样圆,在森林和灌丛研究中困难 很大。长方形一般长与宽的比越大,边长就越长, 边际影响误差也愈大,在设置长方形样方时,还 需考虑环境梯度的方向,如长边是否与坡向保持 一致等。使用不同形状的样方所引起的差异一般 是不显著的。 福建农林大学林学院福建农林大学林学院 样点和样线是在一些特殊研究中使用,前者用 于草地的研究中,后者用于灌丛和森林群落中。 但在生态学文献中,它们的使用频率非常低 样点和样线是在一些特殊研究中使用,前者用 于草地的研究中,后者用于灌丛和森林群落中。 但在生态学文献中,它们的使用频率非常低 样带则常常与系统取样结合使用,研究者可先 设置样带,然后再沿样带规则地取样。在格局 分析中,样带是最常用的方法,其中的样带是 由连续的样方组成。 样带则常常与系统取样结合使用,研究者可先 设置样带,然后再沿样带规则地取样。在格局 分析中,样带是最常用的方法,其中的样带是 由连续的样方组成。 福建农林大学林学院福建农林大学林学院 群落类型群落最小面积 地衣群落0.10.4 m2 苔藓群落14 m2 沙丘草原110 m2 干 草 原125 m2 草 甸150 m2 高 草 地550

      8、 m2 灌 丛1050 m2 温带森林200500 m2 热带雨林5004000 m2 表表1.1 不同群落类型最小面积经验值不同群落类型最小面积经验值 福建农林大学林学院福建农林大学林学院 2、样方的大小、样方的大小 决定样方的大小时,首先要考虑研究的群落类型、优势 种的生活型及植被的均匀性等。从统计学上讲,使用面 积小而数目多或者面积大数目少的样方可以达到同样的 精确度,但样方小,取样工作量增加,计算也麻烦,同 时许多样方的观测值可能很接近,给数量分析带来一定 困难。所以,样方大小要适当,一般用群落的最小面积 作为样方的大小。群落最小面积定义为群落中大多数种 类都能出现的最小样方面积,通常用种数面积曲线来确 定,即种数面积曲线的转折点所对应的样方面积。表 决定样方的大小时,首先要考虑研究的群落类型、优势 种的生活型及植被的均匀性等。从统计学上讲,使用面 积小而数目多或者面积大数目少的样方可以达到同样的 精确度,但样方小,取样工作量增加,计算也麻烦,同 时许多样方的观测值可能很接近,给数量分析带来一定 困难。所以,样方大小要适当,一般用群落的最小面积 作为样方的大小。群落最小面积定义

      9、为群落中大多数种 类都能出现的最小样方面积,通常用种数面积曲线来确 定,即种数面积曲线的转折点所对应的样方面积。表 1.1是一些植被类型群落最小面积的经验值,由群落最 小面积决定的样方大小适合于多元分析方法,但不适合 于格局分析。 是一些植被类型群落最小面积的经验值,由群落最 小面积决定的样方大小适合于多元分析方法,但不适合 于格局分析。 福建农林大学林学院福建农林大学林学院 图图1.4 种群分布的三种类型种群分布的三种类型 福建农林大学林学院福建农林大学林学院 在格局分析研究中,样方要适当小,使得所研究的种在样 方内不形成格局规模。在低矮草地研究中一般用 在格局分析研究中,样方要适当小,使得所研究的种在样 方内不形成格局规模。在低矮草地研究中一般用 25100cm2的样方,高草地用的样方,高草地用100625 cm2,灌丛,灌丛0.54, 森林 , 森林 225,这些都是经验值。图,这些都是经验值。图1.4是三种主要的种群 分布类型,图 是三种主要的种群 分布类型,图1.5可以说明样方大小与调查结果的关系, 用样方 可以说明样方大小与调查结果的关系, 用样方A和样方和样方B所测得频度结果显然是不同的,说明样 方大小对种群分布格局的研究有重要影响,如果样方大小 选择不当,研究结果均匀分布、随机分布和集群分布就分 辨不出来,结果它们可能都是随机分布或均匀分布。所以 样方大小在格局分析中非常重要。 所测得频度结果显然是不同的,说明样 方大小对种群分布格局的研究有重要影响,如果样方大小 选择不当,研究结果均匀分布、随机分布和集群分布就分 辨不出来,结果它们可能都是随机分布或均匀分布。所以 样方大小在格局分析中非常重要。 在小格局和微局分析中,样方更小,其中的取样称作微取 样( 在小格局和微局分析中,样方更小,其中的取样称作微取 样(microsampling)。微取样法作为小格局分析方法 的组成部分,将在各自的方法中讲述 )。微取样法作为小格局分析方法 的组成部分,将在各自的方法中讲述. 福建农林大学林学院福建农林大学林学院 图图 1.5 样方大小与调查结果关系图示样方大小与调查结果关系图示 福建农林大学林学院福建农林大学林学院 三、样方的数目三、样方的数目 在样方大小确

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