第一章群落生态学理论基础

生态学是研究生物与环境关系的科学，中国特色社会主义新时代，开启了全面建设人与自然和谐共生现代化的新征程，建设生态文明，推进绿色发展，共建美丽中国，人类必须尊重自然、顺应自然、保护自然。森林作为陆地上最庞大、最复杂、多物种、多功能与多效益的生态系统，在提供物资基础、维系碳氧平衡、维系生物多样性和维护生态安全等方面发挥着重要的作用，而持续、稳定的功能发挥与其组成、结构和土壤生境特征等存在着密切的关联关系。

●1.1生态学概述

生态学的概念：研究生物与环境相关关系的科学。
生态学的形成与发展：萌芽期、建立期、巩固期和现代生态学时期的发展历程和研究特点等。
生态学的研究对象：生物大分子-基因-细胞-个体-种群-群落-生态系统-景观-生物圈。
研究思路：提出科学问题、收集数据、演绎新的推论、通过验证。
研究方法：野外考察与观测，原地实验和控制实验，数学模型法。

●1.2森林群落组成与数量特征

什么是生物群落？什么是森林群落？
主要研究内容：群落的结构、群落的生态、群落的动态、群落的分类、群落的分布。
森林群落的基本特征：种类组成、结构与外貌、动态特征、与环境的联系。
森林群落的组成：环境条件相似的地段上会有种类组成相似的植物出现，但即使相邻的群落地段上，也不会有完全相同的林木组成。
组成成分的划分：优势种、亚优势种、伴生种和偶见种。
各组分在群落中的性质：如优势种对群落结构和群落环境的形成有明显的控制作用等。
群落数量特征的统计指标：单个数量指标和综合数量指标。
单个数量指标：多度、密度、盖度、频度及其相对值、比值的统计方法。
单个数量指标：重量、体积及其相对值、比值的统计方法。
综合数量指标：优势度、综合优势比和重要值的统计方法。

●1.3森林群落结构

为什么同种生物如长期生活在不同条件下，会在外形、习性和生理特性方面表现出明显差别（趋同适应）。
为什么亲缘关系相当疏远的植物种类，长期生活在相同或相似的气候或环境条件下，会在器官形态等方面出现很相似的外貌特征（趋异适应）。
Raunkiaer生活型系统：高位芽植物、地上芽植物、地面芽植物、隐芽植物和一年生植物。
生活型谱：某个地区或某个植物群落内各类生活型的数量对比关系。
生长型：《中国植被》划分木本植物、半木本植物、草本植物和叶状体植物4个大类。
森林群落的垂直结构：在异质的群落环境中，植物所具有明显的成层现象。
群落的水平结构：是指群落中的物种在水平方向上的配置状况或水平格局，又称二维结构。
群落的交错区：生态交错区或生态过渡带，是两个或多个群落之间的过渡区域。
边缘效应：物种的数目以及一些种的密度有增大的趋势。
群落交错区与边缘效应的研究实例：大兴安岭森林边缘、暖温带森林的边缘植被和鼎湖山两个群落及其边缘群落的长期定位研究。

第二章森林群落基本特征野外调查

野外调查是生态学，特别是植物群落生态学研究的基本方法。是正所谓“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。”野外调查中安全是头等大事，充足的准备是开展调查的基础，除具备基本工具的使用方法外，还要掌握森林群落基本的调查方法。本章重点以样方法调查为例，结合野外实操视频，示范讲授群落调查基本步骤、调查内容与注意事项等，旨在为大家认识自然、探究自然提供必要的实践手段与途径。

●2.1野外调查安全防护与应急处理

工作纪律：组建调查队伍、制定工作纪律、遵守工作纪律
防护装备：基本应急装备与应急药物，调查队员的着装要求。
安全防范与应急处理：雷电、山洪、山体滑坡、高温和野生动植物的安全防范与应急处理。

●2.2野外调查的准备工作

文具和书籍、常规工具和其他仪器设备等。
基本工具的使用方法：罗盘仪、勃鲁莱测高器、胸径尺等的使用方法与注意事项。

●2.3群落调查的最小面积与取样方法

群落最小面积及调查的目的与意义：包含了群落中最大物种数的最小面积。
群落最小面积的调查与确定方法：代表性地段的选取、样方边界的围取、调查样方的设置以及种类组成调查、种-面积曲线的绘制。
不同群落的最小面积：我国不同水热条件下群落最小面积的整体变化规律。
样方法：面积取样中最为常用的形式，包括记名样方、面积样方、重量样方和永久样方。
样带法：环境变化较大的地方，不同群落样带的宽度存在差异。
样线法：利用一条绳索沿一定的方向置于群落中开展的调查。
无样地取样法：最近个体法、近邻法、随机成对法和中心点——四分法。

●2.4群落基本特征调查——样方法

以样方法调查为例结合野外实操视频，讲解如何选取调查样地和样地设置。
样地的选择和面积的确定：代表性且大于最小面积。
样地的设置：边界的围取、闭合差、网格划分等。
样地号、样地面积、调查日期、调查人、行政位置、地理坐标、林分类型、优势种、郁闭度、地形条件以及样地周围环境和样地简图等。
乔木植物的调查：以每个小样方为单位进行每木检尺，调查内容包括树种名、胸径、树高、冠幅、生长势等，填写乔木植物调查表。
灌木和草本的调查：采用抽样法进行，调查调查内容均包括植物名、平均高、株数、盖度等。

第三章土壤生境调查与样品采集

常言道：“民以食为天，食以土为本”。土壤作为森林生态系统中重要的环境要素之一，为植物、动物、微生物提供了必需的生活条件，同时，也深刻影响着森林生态系统的组成、结构与功能。本章内容介绍土壤生境调查的基本内容和方法，结合野外实操示范讲解土壤剖面位置的选择，土壤剖面挖掘、修整和描述，土壤分析样品、纸盒标本的采集等。为我们认识土壤、研究土壤、改良土壤和利用土壤的奠定基础。

●3.1土壤生境调查知识储备

土壤的概念及其重要性：“民以食为天，食以土为本”。
土壤的物理性质：土壤质地、土壤结构和土壤孔隙度。
土壤形成实质：营养物质地质大循环和营养物质生物小循环。
土壤形成过程：有机质累积过程、白浆化过程、潜育化过程、钙积过程和富铝化过程。
土壤分布：地带性土壤和土壤分布的水平地带性、垂直地带性。
土壤剖面：土壤裸露的一段垂直切面，土壤的“身份证”。
土壤剖面调查描述内容：土壤颜色、结构、质地、干湿度、紧实度等。

●3.2土壤调查剖面挖掘

代表性：目标任务原则、随机布点原则、均匀布点原则、等量布点原则和最小数量布点原则。
可行性：便于设计和便于挖掘。
连续性：动态监测和对比分析。
位置的选择：视频演示。
剖面规格：宽1m、长2m、深1.5m（母质）。
剖面边线：按照需要规格画出土壤剖面边线。
观察面：平地、森林和山地。
挖土：表土和底土的堆放。
剖面台阶：观察面对向可挖掘台阶，便于挖掘和出入。
土壤剖面的挖掘：视频演示。
观察面修整目的：恢复土壤自然状态，去除锹、镐等挤压的痕迹，去除上方滑落的混合物质等。
剖面修整方法：由上向下、由左向右顺序，剖面刀垂直于剖面，入土约1～2cm，剜出土壤。
土壤剖面的修整：视频演示。

●3.3土壤剖面调查及描述

土壤层次深度：A00、A、B、BC、C等。
土壤颜色：门赛尔土壤比色卡。
土壤质地：指感法判断砂土、壤土（砂壤土、轻壤土、中壤土、重壤土）和粘土。
土壤层次深度、颜色和质地的测量与描述：视频演示。
土壤结构：土壤结构的类型（团粒状结构、块状结构、柱状结构、片状结构、核状结构等）与影响因素。
紧实度：测定的目的与影响因素，定量测定（Kg/cm2、Pa/cm2)与定性测定（剖面刀法）。
土壤湿度：测定的目的与影响因素，定量测定(cm3/cm3)定性测定（指感法）。
土壤结构、紧实度和湿度的测量与描述：视频演示。
土壤动物：在挖掘土壤剖面时，分层次记录和进行鉴别、记录。
植物根系：无根系0条/cm2、少量根系<5条/cm2、中量根系5～10条/cm2和大量根系>10条/cm2。
土壤新生体：定义与化学新生体和生物新生体的类型等。
侵入体：描述的目的与常见侵入体的种类等
土壤盐酸反应：目的、原理与描述方法。
土壤动物、植物根系和新生体、侵入体的测量与描述：视频演示。

●3.4土壤样品采集

土壤样品采集的一般类型：环刀样品、分析样品和纸盒标本。
土壤容重、土壤密度、土壤孔隙度和土壤重量。
土壤环刀样品的采集方法：视频演示。
采集深度和采集数量：按自然发生层次或人为设定层次，采集数量1kg左右。
采集方法：代表性、由下向上采集、记录标签、风干样品和样品制备。
具体采集方法：视频演示。
土壤标本类型：土壤整段标本、土壤纸盒标本及其样品采集的目的。
采集要求：体现剖面整体性、代表性，保持土壤原状，各层次土壤不能混杂和按层次做好记录。
纸盒标本的采集方法：视频演示。

●3.5土壤垂直分布规律调查

以磨盘山为例，从山脚至山脊采集土壤纸盒标本，示范解析潜育化暗棕壤、白浆化暗棕壤、典型暗棕壤和山地暗棕壤的特点与变化规律。

第四章森林群落调查数据整理与解析

野外调查数据是解析森林群落组成与结构的必要前提，如何从繁杂的数据当中梳理、统计和获取群落的基本特征是我们揭密自然的基础。本章通过对森林群落树种组成、重要值、群落更新、演替、物种多样性以及分布格局、生态位和种间关系等特征指标和统计方法的讲解，采用森林群落调查数据实例，利用Excel讲解与演示其具体的统计步骤和分析方法，旨在为大家分析与揭示森林群落组成与结构特征提供基础。

●4.1野外调查数据的整理与规范

数据录入的完整性与规范性、植物名称的规范和统一和异常数据的纠错与修正。
调查数据整理与规范的Excel操作示范。

●4.2森林群落组成特征的统计与分析

材积的计算方法：立木材积表、材积方程。
树种组成和树种组成系数。
蓄积量与树种组成计算的Excel操作示范。
森林乔植物重要值的计算：相对频度、相对密度和相对显著度的平均值。
乔木植物重要值计算的Excel操作示范：株数、频度、显著度的统计和重要值的计算与乔木植物重要值排序和组成分析。
个体与种群的差别：个体是有生死的，而种群在时间上是可延续的。
幼苗和幼树的划分标准：林业标准、植物生态学标准等。
采用M.E特卡钦科更新评价标准。
群落更新统计的Excel操作示范与更新状况分析。

●4.3群落物种多样性的统计与分析

生物多样性的定义：生物多样性是指所有来源的形形色色的生物体。
生物多样性的三个水平：遗传的多样性、物种的多样性和生态系统的多样性。
研究生物多样性的意义：提供物质基础，保持土壤肥力、保证水质以及调节气候等。
物种多样性的分析的三个方面：α－多样性、β－多样性和γ－多样性。
物种多样性的指数：物种丰富度指数（Gleason指数、Margalef指数）、多样性指数（Simpson指数DS、Shannon-Weiner指数H′、Pielou均匀度指数E）和物种序位-多度关系曲线。
物种多样性统计的Excel操作示范。

●4.4种群分布格局分析

种群分布格局的定义与种群分布格局研究的适用范围。
种群的类型及其成因：随机分布、均匀分布和集群分布。
种群的分布格局判定：扩散系数法+t检验。
种群分布格局分析的其他指数：聚集度指标I和Cassie指标等。
利用扩散系数和t检验判断种群分布格局类型的Excel操作示范。

●4.5种群的生态位与生态位重叠

生态位概念、理论发展和重要地位。
生态位宽度与生态位重叠的概念及其内涵。
研究生态位的意义及生态位给我们的启示。
生态位宽度的计算公式及生态位宽度的统计Excel演示。
生态位重叠的计算公式及生态位重叠的统计Excel演示。

●4.6种间关联分析

种间关系的内涵。
种间关系的判定方法：种间联结性和种间相关性
利用种关联结性和种间相关性指标统计与分析种间关系的Excel操作示范。

●4.7森林群落演替动态分析

群落演替的概念、特点与演替序列。
原生演替与次生演替的概念、特点。
森林群落演替的3种学说及其异同。
群落演替的影响因素和主要研究方法。
样方法的群落演替动态分析：主林层、演替层和更新层的划分，分层频度的统计。
利用Excel操作示范群落演替的统计，基于统计结果分析群落演替趋势。