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申请/专利权人：广西壮族自治区林业科学研究院

摘要：一种喀斯特山地载畜量和入侵植物生物量的监测方法，采用实测少量样条、目测多数样条的双抽样法，调查喀斯特山地系统抽样分布的0.5m×2m样条植物的一年生物量；按功能团将植物分成10个组，每组选择参考单位重量进行目测；根据粗细、颜色、条纹等特征判别是否当年生枝条；用戥子称在样地现场称量鲜重，精确到克；用剩余系数、累积生长系数、气候系数来抵消不可见因素的影响；利用率按植物种组的适口性打分；以家畜代谢体重计算家畜单位当量，按455 kg牛日食11.83 kg干草计算载畜量；该方法适应喀斯特山地地形和植被状况，兼顾载畜量和入侵植物生物量测定，调查方法容易理解和操作。

主权项：一种喀斯特山地载畜量和入侵植物生物量的监测方法，其特征在于：包括样条设置、当年生物量的识别、植物种组划分、参考单位重量确定、目测实测双抽样、干重、剩余、累积生长、气候系数的调整确定、生物量与载畜量的换算工序，主要操作步骤如下：1样方设置：以系统抽样法沿3～4根样线设置10个0.5m×2m样条，样线与等高线垂直，样线间距7m,样条长边与样线重合，样条之间纵向间隔5m；2当年生物量的识别：当年生枝条在色泽、条纹、被毛、皮孔、光滑、粗细上与老枝条有区别；有环状芽鳞痕的植物，以最外芽鳞痕作为当年枝条起始点；3植物种组划分：将喀斯特山地植物分成乔木、灌木、木质藤本、草质藤本、蕨类、一年生禾本科草本、多年生禾本科草本、一年生非禾本科草本、多年生非禾本科草本、入侵植物等10个组；入侵植物组下面细分至物种，乔木、灌木组内优势种单列，其他按组测生物量；4参考单位重量确定：参考单位重量RUW的选择和称量，按3分种组剪取易于区分、点数和记忆的参考单位，一般为样条内某种组总生物量的10～20％；记录每个种组的RUW及其特征；逐一剪取每个种组的样品和称鲜重，样品装入信封写好标签，带回实验室烘干称干重，获取每个种组的干重系数；5目测实测双抽样：a、目测10个样条中每个种组的RUW个数；以植物材料是否在与大地垂直的0.5m×2m×1.5m立方体内为标准，判断植物材料是否在样条内；b、10个样条中选择物种较全的两个样条，进行目测实测双抽样；两个样条内，分种组剪取地上部分用戥子称计量鲜重，植物材料超过1kg时可现场用四分法二次抽样再称量，记录双抽样的样条编号；c、双抽样样条中缺乏的种组需在其他样条中补齐，记录补齐样条的编号；d、分种组加和两个双抽样的实测值、目测值，计算出每个种组的“实测目测比值”；6调整系数的确定：某一种组“测量前的当年生物量”在测量的时候还剩余的比例0～1为剩余系数；测量前累积生长量占全年生长量的比例0～1为累积生长系数；用气候系数描述已经发生的温度、降雨等气候状态是否有利于某一种组当年的生长，气候系数为0.1～2的数值；7当年生物量计算：计算每个种组的单位面积生物量的公式为：B=NRUW1SADWCERGW;]]式中：B‑为单位面积生物量gm2，N‑为10个样条总目测RUW个数，RUW‑为参考单位重量g，S‑为样条数，ADW‑为干重系数，CE‑为实测目测比值，R‑为剩余系数，G‑为累积生长系数，W‑为气候系数；8生物量与载畜量的换算：使用下式计算家畜单位当量AUE：AUE=Liveanimalweight0.754550.75;]]式中：Live animal weight‑为家畜活体重；载畜量计算公式为：BC=BiomassavailablekghaAUE11.83365;]]式中：BC为每公顷载畜量，biomass available‑为一年可利用的单位面积生物量kgha，AUE‑为家畜单位当量。

全文数据：一种喀斯特山地载畜量和入侵植物生物量的监测方法技术领域[0001]本发明属于植物生态学领域，涉及喀斯特山地生态系统植物一年生产量和外来入侵植物生物量的测定方法，具体涉及喀斯特山地载畜量和入侵植物生物量的监测方法。背景技术[0002]喀斯特山地是大石山区农民放牧山羊、黄牛的主要场所，饲养牛、羊、猪是山区农民经济收入的主要来源，是获取子女学费、家庭生活费和创造小康生活的主要渠道。近十年来，随着人民生活水平的提高，放养家畜肉类供不应求，价格不断上涨，刺激农村扩大养殖规模。喀斯特山地土少、干旱，生境脆弱;近年来开展的“村村通公路”工程无意中引入了假臭草、飞机草、胜红蓟等外来入侵植物。这些入侵植物在公路边立足后，逐步向周边扩散。过度放牧和外来入侵植物泛滥成为喀斯特地区不容小觑的生态安全隐患。入侵植物不单争夺土壤养分、光照和水分，还降低单位面积载畜量，给人类与家畜带来过敏、中毒、哮喘等威胁。监测入侵植物数量变化对山地载畜量的影响，对保障山区人民生活水平和保护喀斯特山地生态安全具有重要的现实意义。[0003]植物初级生产力是生态系统最根本的特征，所有动物的生命活动都依赖植物初级生产提供的能量。生物量测定是揭示植被恢复或退化状态的最佳途径，从一年生物生长量可以直接计算出载畜量。一年的生物生产量与当年气候条件、测量时间、测量前消耗、测量后生长都有关系，非常难量化。二十世纪六十年代以来，国外生物量测定通常采用直接采样法、双重抽样法（doublesampling和模型模拟法（CharlesD.Bonham，MeasurementsforTerrestrialVegetation，2013。山地载畜量可用牛单位月355kg计算，即体重455kg的牛和牛犊日食11.83kg干草;家畜代谢体重与牛代谢体重的比值作为家畜单位当量，家畜单位当量乘以牛单位月得到不同体重家畜的月需干草量；草地生物量利用率以60%计算Bonham，2013。亦如翰Yiruhan,2011,GrasslandScience，vol.57用双重抽样法研究了粵西北山地灌草植被载畜量，方法是将植被分成五类禾本科草本植物、非禾本科草本植物、蕨类、矮灌、凋落物进行生物量测定，估计山地灌丛载畜量为每公顷4.9只成年山羊和2.4只幼崽。该方法是将植被分成五类，由于只分列大类，载畜量和生物量的测定误差大。载畜量和生物量测定方法大多数是针对坡度平缓的草地建立的，异速生长方程也只适用于模型产生地区，不同区域的植被类型需开发相应的模型和方法。喀斯特山地地形复杂、行走困难、刺藤遍地、物种丰富，与草原和牧场生态环境差别较大。在以往喀斯特山地的生物量调查中，往往是请民工收割样方全部植物后搬运下山，在山下用天平秤鲜重;为了搬运大体积样品走下石山，民工们经常刀砍斧劈地开路，工作量极大且严重扰动环境，生物量测定的重复性和准确性均受影响。本发明在前人的基础上，根据我们在广西进行灌丛生物量调查的经验，参考了Herrick2005，MonitoringManualforGrassland,ShrublandandSavannaEcosystems等人的做法，针对喀斯特山地外来入侵植物较多的特点，梳理出一套适用于喀斯特山地载畜量和入侵植物生物量测定的双重抽样法，为检验入侵植物数量变化对载畜量的影响、评估入侵植物生态风险提供技术支撑。发明内容[0004]本发明的目的是针对目前喀斯特山地载畜量和入侵植物生物量调查中存在的技术问题，旨在提供一种喀斯特山地载畜量和入侵植物生物量的监测方法。[0005]为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：[0006]—种喀斯特山地载畜量和入侵植物生物量的监测方法，包括样条设置、当年生物量的识别、植物种组划分、参考单位重量确定、目测实测双抽样、干重、剩余、累积生长、气候等系数的调整确定、生物量与载畜量的换算工序，主要操作步骤如下：[0007]⑴样方设置[0008]以系统抽样法沿3〜4根样线设置10个0.5mX2m样条，样线与等高线垂直，样线间距7m，样条长边与样线重合，样条之间纵向间隔5m;窄长样条可以较好地包含喀斯特山地平踩点（tread和竖梯点riser的阶梯状地形引起的植被差异，减少样条生物量标准差；[0009]2当年生物量的识别[0010]a、在一年生长旺季之后进行生物量测定时，直径3mm以下枝条均算当年生；[0011]b、当年生枝条在色泽、条纹、被毛、皮孔、光滑、粗细上与老枝条有区别；[0012]c、有环状芽鳞痕的植物，以最外芽鳞痕作为当年枝条起始点；[0013]d、落叶树种的全部树叶和嫩枝算当年生物量;常绿树种当年生枝条难以辨别时，用全部树叶生物量除以树叶宿存年分；[0014]3植物种组划分[0015]将喀斯特山地植物分成乔木（tree，TR、灌木（shrub，SH、木质藤本（woodyliana,WL、草质藤本herbaceousliana,HL、蕨类fern,FN、一年生禾本科草本annualgraminoid,AG、多年生禾本科草本perennialgraminoid，PG、一年生非禾本科草本annualforb，AF、多年生非禾本科草本（perennialforb，PF、入侵植物（invasivealienspecies,IAS十个组;入侵植物组下面细分至物种，乔木、灌木组内优势种单列，其他按组测生物量；[0016]⑷参考单位重量确定[0017]选择参考单位重量referenceunitweight，RUW，RUW为鲜重；按步骤⑶分种组剪取易于区分、点数和记忆的参考单位，一般为样条内某种组总生物量的10〜20%;用秤盘直径18cm的250g戥子称现场称量RUW的重量，精确到克;避免秤盘太小样品放不稳、弹簧秤精确度不够、天平难以安置等问题;记录每个种组的RUW及其RUW特征;逐一剪取每个种组的样品和称鲜重，样品装入信封写好标签，带回实验室烘干称干重，获取每个种组的干重系数；[0018]⑸目测实测双抽样[0019]a、目测10个样条中每个种组的RUW个数；以植物材料是否在与大地垂直的0.5mX2mX1.5m立方体内为标准，判断植物材料是否在样条内；[0020]b、10个样条中选择物种较全的两个样条，进行目测实测双抽样;两个样条内，分种组剪取地上部分用戥子称计量鲜重，植物材料超过Ikg时可现场用四分法二次抽样再称量，记录双抽样的样条编号；[0021]c、双抽样样条中缺乏的种组需在其他样条中补齐，记录补齐样条的编号；[0022]d、分种组加和两个双抽样的实测值、目测值，计算出每个种组的“实测目测比值”；[0023]⑹各系数的调整确定[0024]a、剩余系数[0025]在测量前，一部分植物材料已经被动物或微生物消耗掉，在测量时某一种组当年生物量还剩余的比例0〜1为剩余系数，剩余系数是样地平均值；[0026]b、累积生长系数[0027]测量时还存在未长出的当年生物量，测量前累积生长量占全年生长量的比例，为累积生长系数，累积生长系数为样地平均值，数值〇〜1;[0028]c、气候系数[0029]描述已经发生的温度、降雨等气候状态是否有利于某一种组当年的生长，为0.1〜2的数值;气候正常时为1;气候特别温暖，使某热带起源种组生长量增加20%，则该种组的气候系数为1.2;当年春寒滞留太久，使某热带起源种组萌发困难，生长量减少25%，则该种组的气候系数为0.75;[0030]⑺当年生物量计算[0031]a、分种组加和10个样条的总目测RUW个数；[0032]b、用下式计算每个种组的单位面积生物量：[0034]式中：B-为单位面积生物量gm2，N-为10个样条总目测RUW个数，RUW-为参考单位重量（g，S-为样条数，ADW-为干重系数，CE-为实测目测比值（clippedweightestimatedweight，R_为剩余系数，G-为累积生长系数，W-为气候系数；[0035]c、逐一计算出每个种组的当年生物量；[0036]⑻生物量与载畜量的换算[0037]a、生物量与载畜量的换算中使用“可利用的一年生物量”；根据植物种组适口性选择利用率，多数入侵植物和蕨类的利用率选择1〜10%，其他种组选择60%;每个种组生物量乘以利用率后加和，得到一年可利用的单位面积生物量；[0038]b、家畜单位当量AnimalUnitEquivalent，AUE计算使用下式：[0040]式中：Liveanimalweight-为家畜活体重，其0.75次方为家畜代谢体重；[0041]c、每公顷载畜量计算使用下式：[0043]式中：BC-为每公顷载畜量，biomassavailable-为一年可利用的单位面积生物量kgha，AUE_为家畜单位当量。[0044]本发明具有的优点及有益效果如下：[0045]1、针对喀斯特地形设计的窄长样条测量生物量，样线、样条间距6〜7m，适应喀斯特山地灌木、刺藤和杂草交错不规则分布情况；[0046]2、生物量调查中按植物功能团分成10个组来进行参考单位重量的计量，兼顾载畜量和入侵植物生物量测定，调查结果有生物学意义，容易理解和解释;克服已有方法将植被分列为五大类、或全部分列到物种，载畜量和生物量的测定误差大或过于繁琐的技术问题。[0047]3、用精确到克的戥子称现场即采即称植物材料鲜重，避免手提弹簧秤不灵敏、天平安置困难、搬运材料下山扰动环境的问题，利于样地的连年重复观测；[0048]4、采用实测少量样条、目测多数样条的双抽样法，保持科学合理的同时降低了调查成本；[0049]5、提出了当年生物量识别的适用方法；[0050]6、当年生物量计算中，采用剩余系数、累积生长系数、气候系数来抵消不可见因素的影响；[0051]7、可利用生物量计算中，利用率按植物种组的适口性打分；[0052]8、用家畜代谢体重和牛单位月计算载畜量。具体实施方式[0053]下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。[0054]实施例1:[0055]样方设置、当年生物量识别及参考单位重量选择。[0056]广西平果陇兀顶果山为典型的喀斯特地貌，岩石裸露率20%，坡度35°，行走困难，山羊和黄牛是当地农民放牧的主要家畜；2014年10月，我们在顶果山沿3条样线设置10个0.5mX2m样条调查当年生物量;样线与等高线垂直，样线间距7m，样条长边与样线重合，样条之间纵向间隔5m;根据当年生枝条与老枝条颜色、条纹的差别判断枝条是否当年生，直径3mm以下枝条均算当年生;任豆为落叶树种，全部树叶为当年生;按15个种组设参考单位重量RUW，记录RUW特征，详见表1;用戥子称现场称量RUW的重量;逐一剪取每个种组的样品和称鲜重，样品装入信封写好标签，带回实验室烘干获得每个种组的干重系数。[0057]表1:参考单位重量RUW的特征及目测RUW个数[0058][0059]实施例2:[0060]目测实测双抽样及计算生物量。[0061]以植物材料是否在0.5mX2mX1.5m立方体内为标准，判断植物材料是否在样条内；目测顶果山10个样条中15个种组的RUW个数参见表1;选择物种较多的1号和5号样条进行双抽样，分种组剪取地上部分用戥子称计量鲜重;加和表2中1号和5号样条的实测值记录于表2,加和表1中1号和5号样条的目测值记录于表2,两列相除得到每个种组的“实测目测比值”，详见表2;根据样地平均值填写剩余系数、累积生长系数、气候系数、利用系数，详见表2;分种组加和10个样条的总目测RUW个数;计算每个种组的一年生物量和可利用生物量，详见表2。比如，任豆的一年生物量计算式为：[0063]—年生物量乘以利用系数得到可利用生物量，详见表2。[0064]表2:植物生物量实测数据与计算数据[0065][0066]实施例3:[0067]载畜量和入侵植物生物量计算。[0068]以广西平果大石山区放牧山羊平均活体重25kg、黄牛平均活体重175kg为例，计算喀斯特山地载畜量如下：[0069]体重25kg山羊的家畜单位当量Al[0070]体重175kg黄牛的家畜单位当量，[0071]可利用生物量67·8gm2=678kgha;[0072]每公顷可承载放牧山羊[0073]每公顷可承载放牧黄4[0074]陇兀顶果山载畜量为每公顷1.39只山羊，远远低于亦如翰2011报道的粵西北山地灌丛每公顷4.9只成年山羊、2.4只幼崽的载畜量;但顶果山1690kgha的一年生物量，高于Bonham2013列举的科罗拉多草原490kgha—年生物量。陇兀顶果山入侵植物生物量占总生物量的23%，其幼嫩部分提供的饲用材料占可利用生物量的3%。

权利要求：I.一种喀斯特山地载畜量和入侵植物生物量的监测方法，其特征在于:包括样条设置、当年生物量的识别、植物种组划分、参考单位重量确定、目测实测双抽样、干重、剩余、累积生长、气候系数的调整确定、生物量与载畜量的换算工序，主要操作步骤如下：⑴样方设置：以系统抽样法沿3〜4根样线设置10个0.5mX2m样条，样线与等高线垂直，样线间距7m，样条长边与样线重合，样条之间纵向间隔5m;2当年生物量的识别：当年生枝条在色泽、条纹、被毛、皮孔、光滑、粗细上与老枝条有区别;有环状芽鳞痕的植物，以最外芽鳞痕作为当年枝条起始点；3植物种组划分:将喀斯特山地植物分成乔木、灌木、木质藤本、草质藤本、蕨类、一年生禾本科草本、多年生禾本科草本、一年生非禾本科草本、多年生非禾本科草本、入侵植物等10个组;入侵植物组下面细分至物种，乔木、灌木组内优势种单列，其他按组测生物量；4参考单位重量确定：参考单位重量RUW的选择和称量，按（3分种组剪取易于区分、点数和记忆的参考单位，一般为样条内某种组总生物量的10〜20%;记录每个种组的RUW及其特征;逐一剪取每个种组的样品和称鲜重，样品装入信封写好标签，带回实验室烘干称干重，获取每个种组的干重系数；⑸目测实测双抽样：a、目测10个样条中每个种组的RUW个数；以植物材料是否在与大地垂直的0.5mX2mX1.5m立方体内为标准，判断植物材料是否在样条内；b、10个样条中选择物种较全的两个样条，进行目测实测双抽样;两个样条内，分种组剪取地上部分用戥子称计量鲜重，植物材料超过Ikg时可现场用四分法二次抽样再称量，记录双抽样的样条编号；c、双抽样样条中缺乏的种组需在其他样条中补齐，记录补齐样条的编号；d、分种组加和两个双抽样的实测值、目测值，计算出每个种组的“实测目测比值”；6调整系数的确定:某一种组“测量前的当年生物量”在测量的时候还剩余的比例（0〜1为剩余系数;测量前累积生长量占全年生长量的比例〇〜1为累积生长系数；用气候系数描述已经发生的温度、降雨等气候状态是否有利于某一种组当年的生长，气候系数为0.1〜2的数值；⑺当年生物量计算:计算每个种组的单位面积生物量的公式为：式中:B-为单位面积生物量gm2，N-为10个样条总目测RUW个数，RUW-为参考单位重量g，S-为样条数，ADW-为干重系数，CE-为实测目测比值，R-为剩余系数，G-为累积生长系数，W-为气候系数；⑻牛物量与载畜量的换筧:使用下式计筧家畜单位当量AUE:式中：Liveanimalweight-为家畜活体重；载畜量计算公式为：式中：BC为每公顷载畜量，biomassavailable-为一年可利用的单位面积生物量kgha，AUE-为家畜单位当量。2.根据权利要求1所述的一种喀斯特山地载畜量和入侵植物生物量的监测方法，其特征在于:步骤2所述当年生物量的识别中，若在生长旺季之后进行生物量测定，直径3mm以下枝条均算当年生。3.根据权利要求1所述的一种喀斯特山地载畜量和入侵植物生物量的监测方法，其特征在于:步骤⑵所述当年生物量的识别中，落叶树种的全部树叶和嫩枝算当年生物量;常绿树种当年生枝条难以辨别时，用全部树叶生物量除以树叶宿存年分。4.根据权利要求1所述的一种喀斯特山地载畜量和入侵植物生物量的监测方法，其特征在于:步骤⑷所述参考单位重量的选择和称量中，是用秤盘直径18cm的250g戥子称现场称量RUW的重量，精确到克。5.根据权利要求1所述的一种喀斯特山地载畜量和入侵植物生物量的监测方法，其特征在于:步骤⑻所述生物量与载畜量的换算中使用一年可利用的单位面积生物量;根据植物种组适口性选择利用率，多数入侵植物和蕨类的利用率选择1〜10%，其他种组选择60%;每个种组的一年生物量乘以利用率后加和，得到一年可利用的单位面积生物量。

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