CN107037182B - 一种石漠化地区植被调查抽样单元的设置方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种石漠化地区植被调查抽样单元的设置方法，根据样地的地形和植被情况对样地分为三个等级，分别采用直接川线法、绳段结网法和存点坐标法进行抽样单元的设置，其中直接川线法是直接用皮尺设置川线，沿川线截取样点、扩展样带或等距间隔设置小样方；绳段结网法借助绳索标示的网格来设置分段川线，再沿分段川线取样；存点坐标法借助GPS存点的距离和方位信息来确定川线位置和取样，采用绕行来避开障碍。本发明的抽样单元设置方法为困难立地植被调查中如何保持样方等距、川线平行、避免取样偏好提供了一种简便易行、准确高效的解决方案，对于准确了解石漠化植被变化、指导石漠化治理工作的开展具有十分重要的意义。

Description

一种石漠化地区植被调查抽样单元的设置方法
技术领域
本发明属于植物生态学领域，涉及石漠化地区植被资源调查技术方法，具体涉及一种石漠化地区植被调查抽样单元的设置方法。
背景技术
在植物群落调查中，通常采用抽样调查的方式测定植被盖度、植被密度、物种频率、植物多样性、裸岩率和裸土率。一个大样方中设若干重复抽样单元，以抽样单元的统计分析结果来推断总体的变化。提高抽样调查结果精确度有两个途径：增加样本数、降低重复间的标准差。增加样本数，意味着调查成本的提高，在许多情况下不可行；因此，降低重复样本间标准差成为植被调查样方设置中的首选目标。美国生态学家Caryl L.Elzinga(2001)提出的群落抽样单元设置方法，以平行transect(以下称为“川线”)为抽样单元，沿川线设置样方、样条、样带或样点；这种方法和理念在国际文献中已有许多应用和扩展，在关于灌丛、草地、河滨、保护区的植被动态监测报道中均可见其原形或变体。
石漠化是指喀斯特环境下，由于人类活动的干扰，造成土壤严重侵蚀、基岩大面积出露，地表出现荒漠化景观的过程。石漠化是中国特有现象，石漠化地区植被抽样调查的方法过去一直照搬森林植被的调查方法。国内现有森林植被调查方法以20×20m大样方为抽样单元，抽样单元内胸径1cm以上植株每木检尺，在大样方四角和中心取5个1×1m小样方调查灌木和草本植物；这种森林群落调查方法在石漠化地区照搬应用的结果是：调查时间长、成本高，灌草小样方数量少且人为偏好影响大。石山的地形特别复杂，悬崖峭壁、岩沟、岩板不规则分布，空间异质性大；植被中刺藤较多，阻碍直线行进；植被组成成分复杂，包括稀树、杂灌、刺藤、荒草；石山植被类型与森林植被类型相比差异大，与灌从、河滨、Savanna植被类型较为相似。研发适合石漠化地区特殊景观的植被调查样方设置方法，对于准确了解石漠化植被变化、指导石漠化治理工作的开展具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的是针对石漠化地区植被调查样方设置中存在的问题，旨在提供一种利用皮尺、绳段结网、GPS存点坐标定位进行川线、样带、样条、样方设置，减小误差的石漠化地区植被调查抽样单元的设置方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
1、一种石漠化地区植被调查抽样单元的设置方法，其特征在于：主要操作步骤如下：
(一)根据样地的地形和植被情况将样地分为Ⅰ级样地、Ⅱ级样地和Ⅲ级样地；
(二)对不同级别的样地采用不同的设置方法，设置方法分别有直接川线法、绳段结网法和存点坐标法三种；
(1)所述的直接川线法的具体方法为：
a、确定第一条川线：在山脚随机起点处钉一小号钢钎固定皮尺起始端，皮尺沿着山体上海拔梯度变化最大的方向，从山脚拉向山顶，在山顶用钢钎固定皮尺末端，皮尺绷紧且紧贴地面，皮尺走向与等高线垂直；两钢钎之间、皮尺的一侧在地面的垂直投影，称为一条川线；
b、确定其余川线：第一条川线确定后，其余川线与其平行，两条川线之间的等距间隔5～ 10m；
c、选取小样方：沿每条川线随机起点、等距间隔5～10m设一定规格的小样方作为抽样统计单元，调查植被密度和频度；
d、选取样点：采用线点法沿每条川线等距间隔1m处设为样点，以样点为抽样统计单元，记录样点所截获植株冠部或基部、裸岩、裸土的次数，由此得到植被盖度、植被基盖度、裸岩率、裸土率；如果同时记录样点截获植株的物种名则可以由此计算出最小物种丰富度；
e、选取样带：沿每条川线的同一侧扩展0.25m或0.5m，与该川线形成狭窄长形样带，以样带为抽样统计单元调查植被密度；
f、选取样条：沿川线随机起点、等距间隔布设样条，样条的长边应与川线平行，以样条为抽样单元调查植物功能团盖度、生物量；
(2)所述的绳段结网法的具体方法为：
a、备绳：先在室内将红色草球塑料包装绳剪裁成多条长5.04m的绳段，每条绳段自绞为一小匝备用；
b、拟定川线和基线：川线方向与等高线垂直，由山脚到山顶，即川线与海拔梯度变化最大的方向平行；基线位于靠山脚的地方，与川线垂直；
c、结网：以20m×20m大样方分割成16个5m×5m网格为例；从靠山脚的基线开始，向山顶方向结网；在基线中部的一个节点钉一只小号钢钎并套上一条1m长的PVC管使其醒目；一人将一条5.04m绳段的一端固定小号钢钎上，另一端夹在一个杆状辅助物上，沿着与基线平行或垂直的方向延伸或投掷辅助杆，将绳段穿过刺蓬等障碍递给第二人；第二人将接到的线头与自身携带备用的两条5.04m绳段打结，用辅助杆沿与基线平行或垂直方向将后两个绳段的线头递给第三人和第四人，绳段依次连接，结成5m×5m的网格；
d、选取抽样统计单元：整个大样方结网完成后，借助绳段标示的网格来设置分段川线，以网格的任一一边为起点，用测杆度量确定取样点；沿分段川线选取小样方、样带、样条的方法与直接川线法方法相同；
(3)所述的存点坐标法的具体方法为：
a、确定川线：现场校正电子罗盘、高度，删除GPS原来保存的所有航点，使每个样地设置都从GPS存点001开始，先测川线由山脚至山顶的角度方向，确定川线方向，算出川线与真北或正西、正东的夹角α(如图1所示)，建立坐标轴，川线方向与Y轴平行，基线方向与X轴平行；
b、存点：在样地山脚基线随机起点，利用GPS按下“存点”按钮，GPS自动记录001 点的地理信息；沿基线(X轴)行走等距间隔依次存点002、003、004……，每个存点均可用来校正以存点为原点的坐标系X、Y轴上点的坐标；通过前后左右移动GPS，根据存点与当前点距离和方位的变化来选准002、003等航点的位置；
以图1a右上角川线与正北夹角α1＝30°、川线之间等距间隔要求假设为7m的情况为例说明如何校正X轴上点的坐标即如何存点：手持GPS导航人存点001后，沿基线(X轴)行走至能够从GPS航点管理中看见001与当前点距离7m，并且001在当前点的300° (270+α1＝300°，图1a右上角)方位角时，按下“存点”按钮记录航点002的地理信息；再沿基线行走至001与当前点距离14m(7m+7m)且001在当前点的300°方位角时，按下“存点”按钮记录航点003，以此类推；可以通过前后左右移动GPS，根据存点与当前点距离和方位的变化来选准002、003等航点的位置。
c、校正川线取样点坐标：分别用001、002、003、……00n等航点校正第1条川线、第2条川线、……第n条川线取样点坐标；当GPS放在第n条川线上的任意点的时候，GPS航点管理中都应显示00n的方位角(图1中Y的数值)，利用航点00n可以确定第n条川线上每个点的位置；
假设每条川线上取样点之间的等距间隔要求为5m，手持GPS完成001、002、003等基线点的存点之后，假设第一条川线的随机起点距基线0.8m，导航人想确定第一条川线上的取样点，则导航人朝第一条川线行走至能够从GPS航点管理中看见航点001与当前点距离0.8 m，并且航点001在当前点的210°(180+α1＝30°，图1a右上角)方位角，这时GPS所在点即为线点法中第一条川线的第一个取样点(或第一个样条、样方的左下角)；朝第一川线第二取样点的方向行走至从GPS航点管理中看见航点001与当前点距离5.8m(0.8m+5m)且航点001在当前点的210°方位角时，GPS所在点为线点法中第一条川线的第二个取样点(或第二个样条、小样方的左下角)；其实，当GPS放在第一条川线上的任意点的时候，GPS航点管理中都应显示001的方位角为210°，因此，利用航点001可以确定第一条川线上每个点的位置；同理，再来用航点002确定第二条川线的位置和取样点；假设第二条川线取样的随机起点为2.2m，导航人持GPS行至航点管理中看见002与当前点距离2.2m且002在当前点的210°方位角时，GPS所在点即为线点法中第二条川线的第一个取样点(或第一小样方的左下角)；导航者向第二条川线的第二个取样点行走，当GPS显示002与当前点距离7.2 m(5m+2.2m)且002在当前点的210°方位角时，GPS所在点为第二条川线的第二个取样点；当航点管理窗口显示002距离当前点12.2m(5m+5m+2.2m)且方位角为210°时，GPS 所在点为第二条川线的第三个取样点；因此，可用航点002确定第二条川线所有点的位置；当事先确定好每条川线的随机起点距离的情况下，不必测完一条川线再测另一条川线，比如测第一条川线的第三个取样点后可以就近走等高线去测第二条川线的第三个取样点或第三条川线的第三个取样点等等，减少垂直攀爬；
d、选取抽样统计单元：选取样带、样点、小样方、样条的方法与直接川线法方法相同。
以上所述的Ⅰ级样地为在直线方向行进障碍较小的石漠化山地；所述的Ⅱ级样地为在直线方向上行进受阻、通视条件差的石漠化山地；所述的Ⅲ级样地为在荆棘丛生、通视差、落差大、行走极端困难的石漠化山地。
以上所述的Ⅰ级样地采用直接川线法；所述的Ⅱ级样地采用绳段结网法；所述的Ⅲ级样地采用存点坐标法。
以上所述的直接川线法的小样方的规格为1×1m或1×0.5m或0.5×0.5m或0.25×0.5 m。
以上所述的直接川线法的样条的规格为2.5m×0.5m。
以上所述的绳段结网法的辅助物为杆状物。如PVC管、树枝、竹竿等。借助辅助物，有助于在植被稠密、荆棘丛生的石漠化地区传递绳段。
本发明具有的优点及有益效果如下：
1、本发明的直接川线法以川线为抽样单元，沿川线取样，降低了重复样本间的标准差，提高了植被变化监测的精确度；川线和样方都遵循“随机起点，随后规则地等距间隔”的原则，避免了人为设置灌草小样方产生的误差。
2、本发明适用于植被稠密、荆棘丛生、拉直20m长皮尺都很困难的石漠化山地，长皮尺(或长线段)经常被刺勾住或被枝丫袢住，整理长皮尺消耗大量时间和精力；绳段结网法用室内作业补偿野外作业，事先预备好5m左右的绳段，减少了野外整理长线段所需时间；5 m绳段可以正穿反穿通过稠密植被，比用长皮尺省时省力；皮尺上的数字在1m开外难以辨识，而绳段间的打结接头在没有植被遮挡时很远都看得见，位置标示效果好。
3、由于石漠化地区地形复杂、荆棘丛生、通视条件差为常态，本发明的存点坐标法利用 GPS确定取样点，可绕行和走等高线，减少了行走距离和垂直攀爬，提高了植被调查效率。
4、本发明的直接川线法、绳段结网法和存点坐标法可以混合使用，为困难立地植被调查中如何保持样方等距、川线平行、避免取样偏好提供了一种简便易行、准确高效的解决方案，对于准确了解石漠化植被变化、指导石漠化治理工作的开展具有十分重要的意义。
附图说明
图1：本发明所述的存点坐标法中川线在不同方位角情况下，X、Y轴上取点与存点o的方位关系(虚线为川线)。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1：
在直线方向行进障碍较小的石漠化山地采用直接川线法进行抽样单元设置。
直接川线法的具体方法为：
a、确定第一条川线：在山脚随机起点处钉一小号钢钎固定皮尺起始端，皮尺沿着山体上海拔梯度变化最大的方向，从山脚拉向山顶，在山顶用钢钎固定皮尺末端，皮尺绷紧且紧贴地面，皮尺走向与等高线垂直；两钢钎之间、皮尺的一侧在地面的垂直投影，称为一条川线；
b、确定其余川线：第一条川线确定后，其余川线与其平行，两条川线之间的等距间隔5～ 10m；
c、选取小样方：沿每条川线随机起点、等距间隔5～10m设一定规格的小样方作为抽样统计单元，调查植被密度和频度；小样方的规格为1×1m或1×0.5m或0.5×0.5m或0.25×0.5m；
d、选取样点：采用线点法沿每条川线等距间隔1m处设为样点，以样点为抽样统计单元，记录样点所截获植株冠部或基部、裸岩、裸土的次数，由此得到植被盖度、植被基盖度、裸岩率、裸土率；如果同时记录样点截获植株的物种名则可以由此计算出最小物种丰富度；
e、选取样带：沿每条川线的同一侧扩展0.25m或0.5m，与该川线形成狭窄长形样带，以样带为抽样统计单元调查植被密度；
f、选取样条：沿川线随机起点、等距间隔布设样条，样条的规格为2.5m×0.5m，样条的长边应与川线平行，以样条为抽样单元调查植物功能团盖度、生物量。
实施例2：
在直线方向上行进受阻、通视条件差的石漠化山地采用绳段结网法进行抽样单元设置。
绳段结网法的具体方法为：
a、备绳：先在室内将红色草球塑料包装绳剪裁成多条长5.04m的绳段，每条绳段自绞为一小匝备用；
b、拟定川线和基线：川线方向与等高线垂直，由山脚到山顶，即川线与海拔梯度变化最大的方向平行；基线位于靠山脚的地方，与川线垂直；
c、结网：以20m×20m大样方分割成16个5m×5m网格为例；从靠山脚的基线开始，向山顶方向结网；在基线中部的一个节点钉一只小号钢钎并套上一条1m长的PVC管使其醒目；一人将一条5.04m绳段的一端固定小号钢钎上，另一端夹在一个杆状辅助物上，如PVC 管、树枝、竹竿等；沿着与基线平行或垂直的方向延伸或投掷辅助杆，将绳段穿过刺蓬等障碍递给第二人；第二人将接到的线头与自身携带备用的两条5.04m绳段打结，用辅助杆沿与基线平行或垂直方向将后两个绳段的线头递给第三人和第四人，绳段依次连接，结成5m×5m 的网格；
d、选取抽样统计单元：整个大样方结网完成后，借助绳段标示的网格来设置分段川线，以网格的任一一边为起点，用测杆度量确定取样点；沿分段川线选取小样方、样带、样条的方法与实施例1中的直接川线法方法相同。
实施例3：
在荆棘丛生、通视差、落差大、行走极端困难的石漠化山地采用存点坐标法进行抽样单元设置。
存点坐标法的具体方法为：
a、确定川线：现场校正电子罗盘、高度，删除GPS原来保存的所有航点，使每个样地设置都从GPS存点001开始，先测川线由山脚至山顶的角度方向，确定川线方向，算出川线与真北或正西、正东的夹角α(如图1所示)，建立坐标轴，川线方向与Y轴平行，基线方向与X轴平行；
b、存点：在样地山脚基线随机起点，利用GPS按下“存点”按钮，GPS自动记录001 点的地理信息；沿基线(X轴)行走等距间隔依次存点002、003、004……，每个存点均可用来校正以存点为原点的坐标系X、Y轴上点的坐标；以图1a右上角川线与正北夹角α1＝30°、川线之间等距间隔要求假设为7m的情况为例说明如何校正X轴上点的坐标即如何存点：手持GPS导航人存点001后，沿基线(X轴)行走至能够从GPS航点管理中看见001与当前点距离7m，并且001在当前点的300°(270+α1＝300°，图1a右上角)方位角时，按下“存点”按钮记录航点002的地理信息；再沿基线行走至001与当前点距离14m(7m+7m)且 001在当前点的300°方位角时，按下“存点”按钮记录航点003，以此类推；可以通过前后左右移动GPS，根据存点与当前点距离和方位的变化来选准002、003等航点的位置。
c、校正川线取样点坐标：假设每条川线上取样点之间的等距间隔要求为5m，手持GPS 完成001、002、003等基线点的存点之后，假设第一条川线的随机起点距基线0.8m，导航人想确定第一条川线上的取样点，则导航人朝第一条川线行走至能够从GPS航点管理中看见航点001与当前点距离0.8m，并且航点001在当前点的210°(180+α1＝30°，图1a右上角)方位角，这时GPS所在点即为线点法中第一条川线的第一个取样点(或第一个样条、样方的左下角)；朝第一川线第二取样点的方向行走至从GPS航点管理中看见航点001与当前点距离5.8m(0.8m+5m)且航点001在当前点的210°方位角时，GPS所在点为线点法中第一条川线的第二个取样点(或第二个样条、小样方的左下角)；其实，当GPS放在第一条川线上的任意点的时候，GPS航点管理中都应显示001的方位角为210°，因此，利用航点001可以确定第一条川线上每个点的位置；同理，再来用航点002确定第二条川线的位置和取样点；假设第二条川线取样的随机起点为2.2m，导航人持GPS行至航点管理中看见002与当前点距离2.2m且002在当前点的210°方位角时，GPS所在点即为线点法中第二条川线的第一个取样点(或第一小样方的左下角)；导航者向第二条川线的第二个取样点行走，当GPS显示 002与当前点距离7.2m(5m+2.2m)且002在当前点的210°方位角时，GPS所在点为第二条川线的第二个取样点；当航点管理窗口显示002距离当前点12.2m(5m+5m+2.2m)且方位角为210°时，GPS所在点为第二条川线的第三个取样点；因此，可用航点002确定第二条川线所有点的位置；当事先确定好每条川线的随机起点距离的情况下，不必测完一条川线再测另一条川线，比如测第一条川线的第三个取样点后可以就近走等高线去测第二条川线的第三个取样点或第三条川线的第三个取样点等等，减少垂直攀爬；
d、选取抽样统计单元：选取样带、样点、小样方、样条的方法与实施例1的直接川线的方法相同。

Claims (5)

1.一种石漠化地区植被调查抽样单元的设置方法，其特征在于：主要操作步骤如下：
（一）根据样地的地形和植被情况将样地分为Ⅰ级样地、Ⅱ级样地和Ⅲ级样地；
（二）对不同级别的样地采用不同的设置方法，设置方法分别有直接川线法、绳段结网法和存点坐标法三种；
（1）所述的直接川线法的具体方法为：
a、确定第一条川线：在山脚随机起点处钉一小号钢钎固定皮尺起始端，皮尺沿着山体上海拔梯度变化最大的方向，从山脚拉向山顶，在山顶用钢钎固定皮尺末端，皮尺绷紧且紧贴地面，皮尺走向与等高线垂直；两钢钎之间、皮尺的一侧在地面的垂直投影，称为一条川线；
b、确定其余川线：第一条川线确定后，其余川线与其平行，两条川线之间的等距间隔5～10 m；
c、选取小样方：沿每条川线随机起点、等距间隔5～10 m设一定规格的小样方作为抽样统计单元，调查植被密度和频度；
d、选取样点：采用线点法沿每条川线等距间隔1 m处设为样点，以样点为抽样统计单元，记录样点所截获植株冠部、基部、裸岩、裸土的次数，由此得到植被盖度、植被基盖度、裸岩率、裸土率；如果同时记录样点截获植株的物种名则由此计算出最小物种丰富度；
e、选取样带：沿每条川线的同一侧扩展0.25 m或0.5 m，与该川线形成狭窄长形样带，以样带为抽样统计单元调查植被密度；
f、选取样条：沿川线随机起点、等距间隔布设样条，样条的长边应与川线平行，以样条为抽样单元调查植物功能团盖度、生物量；
（2）所述的绳段结网法的具体方法为：
a、备绳：先在室内将红色草球塑料包装绳剪裁成多条长5.04m的绳段，每条绳段自绞为一小匝备用；
b、拟定川线和基线：川线方向与等高线垂直，由山脚到山顶，即川线与海拔梯度变化最大的方向平行；基线位于靠山脚的地方，与川线垂直；
c、结网：从靠山脚的基线开始，向山顶方向结网；在基线中部的一个节点钉一只小号钢钎并套上一条1 m长的PVC管使其醒目；一人将一条5.04 m绳段的一端固定小号钢钎上，另一端夹在一个杆状辅助物上，沿着与基线平行或垂直的方向延伸或投掷杆状辅助物，将绳段穿过刺蓬障碍递给第二人；第二人将接到的线头与自身携带备用的两条5.04 m绳段打结，用杆状辅助物沿与基线平行或垂直方向将后两个绳段的线头递给第三人和第四人，绳段依次连接，结成5m×5 m的网格；
d、选取抽样统计单元：整个大样方结网完成后，借助绳段标示的网格来设置分段川线，以网格的任一一边为起点，用测杆度量确定取样点；沿分段川线选取小样方、样带、样条的方法与直接川线法方法相同；
（3）所述的存点坐标法的具体方法为：
a、确定川线：现场校正电子罗盘、高度，删除GPS原来保存的所有航点，使每个样地设置都从GPS存点001开始，先测川线由山脚至山顶的角度方向，确定川线方向，算出川线与真北或正西、正东的夹角α，建立坐标轴，川线方向与Y轴平行，基线方向与X轴平行；
b、存点：在样地山脚基线随机起点，利用GPS按下“存点”按钮，GPS自动记录001点的地理信息；沿基线即X轴行走等距间隔依次存点002、003、004 ……，每个存点均可用来校正以存点为原点的坐标系X、Y轴上点的坐标；通过前后左右移动GPS，根据存点与当前点距离和方位的变化来选准002、003航点的位置；
c、校正川线取样点坐标：分别用001、002、003、……00n航点校正第1条川线、第2条川线、……第n条川线取样点坐标；当GPS放在第n条川线上的任意点的时候，GPS航点管理中都应显示00n的方位角数值，利用航点00n确定第n条川线上每个点的位置；
d、选取抽样统计单元：选取样带、样点、小样方、样条的方法与直接川线法方法相同。
2.根据权利要求1所述的一种石漠化地区植被调查抽样单元的设置方法，其特征在于：所述的Ⅰ级样地为在直线方向行进障碍较小的石漠化山地；所述的Ⅱ级样地为在直线方向上行进受阻、通视条件差的石漠化山地；所述的Ⅲ级样地为在荆棘丛生、通视差、落差大、行走极端困难的石漠化山地。
3.根据权利要求1或2任一所述的一种石漠化地区植被调查抽样单元的设置方法，其特征在于：所述的Ⅰ级样地采用直接川线法；所述的Ⅱ级样地绳段结网法；所述的Ⅲ级样地采用存点坐标法。
4.根据权利要求1所述的一种石漠化地区植被调查抽样单元的设置方法，其特征在于：所述的直接川线法的小样方的规格为1×1 m或1×0.5 m或0.5×0.5 m或0.25×0.5 m。
5.根据权利要求1所述的一种石漠化地区植被调查抽样单元的设置方法，其特征在于：所述的直接川线法的样条的规格为2.5m×0.5 m。
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