【中国生物多样性监测与研究网络技术规范】森林生物多样性监测规范
2020/9/28      点击次数:4215   

1监测内容

按全球生物多样性监测网络(GEO-BON)的Pereira(2013)提出了生物多样性关键变量(Essential biodiversity variables)的概念,定义了一组最小的关键特征来监测生物多样性变化的主要维度,以利于数据的整合。生物多样性关键变量强调在同一样点或地区对同一类群的重复测量,包括生物多样性的不同层次:

1.1遗传多样性:物种的共祖性、等位基因的多样性、种群的基因分化、类型和品种的多样性。

1.2物种多样性:1)物种的分布范围、种群的多度以及种群的年龄结构;2)物种的主要特性,包括物种物候、传播距离、迁移行为、出生和死亡率性状、生理性状;3)群落的组成,包括类群多样性和种间相互作用。

1.3生态系统多样性:净初级生产力、次级生产力、营养的保留率以及干扰类型;生境结构、生态系统范围和破碎程度以及生态系统功能类型的组成。

遗传多样性主要在物种的不同种群测定,因而依赖物种多样性和群落多样性的监测。生态系统多样性在大尺度上主要依赖遥感对生境结构、生态系统范围、干扰类型和破碎程度等的监测,在小尺度上依靠生态系统定位监测站对净初级生产力、次级生产力、营养的保留率等生态系统功能进行监测。因此,森林植物多样性监测的核心主要是对群落和物种多样性的监测。

2 监测方法和指标

2.1. 固定样地建立和技术指标

(1) 样地的选择

在地带性植被中选择长势良好、分布面积较大且坡度较平缓的老龄林建立监测样地。选择的地段有三个条件:1)样地内不能有悬崖;2)样地内不能有宽度一米以上的道路;3)样地离住宿地的步行时间不能超过两小时。

(2) 固定样地的标定

样地选定后,采用全站仪将整个固定样地划分为若干个20m×20m的样方。每隔20m设一基点,插上PVC管作标记,并记录两点之间的相对高差、测量方向、斜面距离等指标,并于中间10m处也用PVC管进行标记,整个固定样地测完后,将每个基点的PVC管用永久标志替换,以备长期使用。根据样地建立时所测资料,并配合GPS测量其经纬度和海拔高度,计算样地内每个基点的相对海拔高度,并绘制等高线地形图。


2.  20m×20m样方内5m×5m样方的配置

3) 植物调查及复查

植物调查时以20m×20m样方为单位,并将其区分成165m×5m的小样方(图2)。每一个样方以其西南角基点坐标命名,将20m×20m样方内的小样方,以坐标系统命名为(1.1)(1.2)(1.3)等,配置如图2。每一样方调查都从小样方西南角开始,依顺时针方向逐步进行,顺序为:(1.1)(1.2)(1.3)(1.4)(2.4)(2.3)(2.2)(2.1)(3.1)(3.2)(3.3)(3.4)(4.4)(4.3)(4.2)(4.1)

调查时,记录并鉴定每个20m×20m样方内内胸径大于25px的所有木本植物。于高度1.3m处漆上红漆,用胸径尺测量植物的胸径;同时,将每株木本植物钉上标牌加以编号,并记录植物的编号、树种名称、胸径、样区位置、生长状况。如果植株1.3m以下有分枝,同样于各分枝1.3m处漆上油漆,并测量其胸径,钉上不锈钢牌(或铝合金牌)编号其分枝序号。

将野外工作所记录的原始资料带回后,建立数据库。固定样方的调查每隔5年进行一次。

除了在典型地带性植被设立大型固定监测样地以外,还可以在固定样地周边设立多个不同大小的辅助样地,以覆盖不同的植被类型。

2.2. 典型森林群落的调查方法

典型森林群落与群落样方调查内容相似,但也有所不同,既有传统的群落学调查内容,也有群落的定期复查以及群落动态的长期监测等内容,如树木生长动态实时监测、群落地段水文条件监测、群落更新动态监测等。归纳起来典型森林群落监测专项网的主要工作内容包括以下几个方面:

1)典型森林群落实体的选择、确定和定位立标

根据我国植被类型的分布规律,同时考虑中科院相关研究所的基础和野外生态研究台站的布局,由相关研究所提出建议并负责,选择具有代表性的典型森林群落类型及其典型森林群落的具体样地。为了保证植物群落的相对均匀,典型森林群落所在地地形应选择在一致性较高的地段,以免较大的地形变化对群落的动态变化造成不一样的动态趋势,最终导致群落的分化。选择好群落后,利用GPS给群落调查范围进行边界航迹划定,并记录四角的经纬度和海拔高度等地理参数的数据,同时在四角埋设可供复查定位的物理标记,可以同时考虑埋设水泥结合高磁性物体的办法,以防止复查时某一种标识丢失造成群落边界寻找困难。

2)典型森林群落环境信息调查与收集

典型森林群落的地理位置、坡位、坡向、土壤类型、土壤层次、土壤理化性质、母岩类型、人类及动物活动影响等因素,均需要在群落确定后进行调查、或取样分析与保存。同时,收集区域内气象数据、群落历史变迁概况等有关信息。

3)典型森林群落调查

常规群落调查。主要内容有:物种组成,群落结构(群落高度、层次及亚层高度与郁闭度),乔木树种在小样方中定位及其高度、胸径、冠幅、枝下高、生活状况;灌木层调查种类、高度、基径、种群数量、盖度;草本层调查种类、高度、种群数量和盖度;亚乔木层植物的种类、基径、长度、高度、冠幅;更新层调查包括乔木树种未达到测量胸径起测标准或者高度未达到1.3 m的乔木树种的幼苗幼树。

4)典型森林群落影像资料和植物标本的采集

采集植物标本作为该典型森林群落物种组成的重要凭证。同时,拍摄相关的影像资料,如群落到外貌特征到内部结构,物种的特征,以及群落季相对变化等。在条件许可的情况下,采集群落三维结构的影像数据,如激光雷达空间数据,利用全息技术获取不同季节的影像资料供建立档案和典型森林群落展示时使用。

5)典型森林群落调查数据信息记录档案的建立

将以上所有地理信息、群落调查数据和影像资料等统一汇总,建立中国典型森林群落的信息记录档案,以及与相关数据库的联系。

6)典型森林群落的监测(定期或不定期)

针对不同的植被类型和不同的研究目的,有计划地对所建立的典型森林群落进行分类和定期或不定期的监测,获取其动态变化规律和典型森林群落的季相特征等信息。


3. 固定样地土壤取样方案

2.3. 土壤理化性质的监测

把固定样地划分为30m × 30m的网格,网格的顶点作为基本点,在每个基本点从八个方向中随机选取1个方向再进行延伸取样,在选定的方向上距离基本点2m5m或者2m15m或者5m15m处取样(图3)。土壤取样后,按标准方法分析方法进行分析(施建平 and 杨林章, 2012)

图4. 固定样地中种子雨收集器的布设(最好表明该图的出处,表明是举的一个例子)

2.4. 种子雨监测

采用种子雨收集器,对样地内不同生境的种子时空动态进行监测。根据样地实际情况,确定种子雨收集器的布设数量,通常沿步道和生境设置。种子雨收集器由PVC管和玻璃纤维网组成,离地1米,收集框面积为0.5m20.75m×0.75m)。种子雨的监测频率为每星期1次或每两星期1次,1天内收完。将收集物分为成熟果实、成熟种子、果皮或果荚、碎片、未成熟果实、花、动物吃过的果实碎片、动物吃过的种子碎片。每个类别识别到种,计数并称重。

2.5. 幼苗监测

在每个种子雨收集器不靠路的三个方向两米位置处,布设三个1m×1m的幼苗样方,用以监测样地内dbh25px的幼苗,具体布设如图3。幼苗样方的四个顶点用PVC管标记,对样方内的所有幼苗进行挂牌、鉴定到种、测量幼苗高度、叶片数和坐标等信息。在接下来的复查中检查幼苗的存活状态,并对新增加的幼苗进行鉴定、测量和记录。幼苗监测样方每年调查1-2次。


5. 幼苗监测样站内样方布设示意图

2.6. 功能性状测量

功能性状按国际统一标准(Cornelissen et al., 2003, Pérez-Harguindeguy et al., 2013),样地测量的功能性状主要包括如下指标:

1)冠层高度、直径、深度、面积、叶面积指数等;

2)树高;

3)叶性状:叶周长、叶面积、比叶面积、叶干物质含量、叶柄大小及叶脉网络结构;

4)果实与种子:果实类型、果实大小、果实颜色、每果种子数、种子大小和重量、种子颜色及扩散方式;

5)根性状:细根长度、直径、比根长、根面积、体积、根尖数、细根周转及根际周围的土壤养分含量;

6)光合强度、速率以及叶绿素荧光速率;

7)植物元素含量:叶片/茎干/根碳、氮、磷等常量元素、微量元素、痕量元素及其它有机元素以及叶绿素;

8)气孔密度和水分导度:气孔阻抗、气孔导度,叶面温度,导管直径、茎干水分传导率;

2.7. 系统发育关系

对样地内所有木本植物采取植物标本,提取DNA,对rbcLamatKtrnH-psbA三个基因进行测序,利用基因序列建立超级矩阵,然后建立群落内物种的系统发育树(鲁丽敏, 2014)。利用建立的系统发育计算种间的系统发育关系,并计算群落的系统发育多样性(Cavender-Bares et al., 2009)

除了上述监测内容以外,还有物候监测、生长监测等,可以根据研究的目标设立。




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