植物地理学野外实习指导的创新与探索

作者:未知

  摘 要:植物地理野外实习是植物地理学课程实践教学的重要环节。借助重庆市丰富的自然资源,经过几十年来历届地理专业本科学生的植物地理学野外实习效果的探索,实习指导创新是关系到实践教学效果的重要因素。因此,在新形势下植物地理学野外实习路线设计与实践教学指导的创新与探索尤为重要,它能够提高学生综合分析能力以及将理论知识应用于实践,更好地保证植物地理学实践教学效果。
  关键词:植物地理;野外实习;创新与探索
  一、引言
  植物地理学是重庆师范大学地理专业的必修专业基础课。植物地理野外实习是植物地理教学不可缺少的环节。因此,第一要明确实习的重要性。这一环节可以使理论联系实际,巩固教学内容和丰富课堂知识,同时也培养学生热爱自然、热爱专业,增强学生独立观察、思考、解决问题的能力,从而提高学生的综合素质。第二要有切实可行的野外实习计划。教师要根据该课程实习特征和长期指导学生进行的实践教学经验,结合重庆自然资源优势,突出重点与特色,制订符合实际的实习计划。第三明确实习目的。通过实习,我们从植物形态特征、植物个体生活,植被的结构单元及其分布规律,揭示自然环境的特征,理解自然环境各要素之间的相互关系,从而深刻认识自然环境,合理利用自然环境,保护自然环境的生态平衡。而且实习有助于加深学生对相关领域研究內容和当前生态问题的全面理解与思考,逐渐形成完整的植物地理学野外教学体系[1]。所以,本文以重庆师范大学地理专业本科学生几十年植物地理学野外实习指导为例,对植物地理学野外实习效果的指导进行创新与探索。
  二、优化与创新实习内容
  植物地理学的课程内容主要有植物的基本类群、植物生活与环境条件、植物区系、植物群落、植被类型等[2],包括研究植物和植被在生物圈中地理分布规律,及其组成单元中的地位和作用。可见,植物地理学的实习内容主要以研究各地区植被的结构、动态和分布规律等为主,尤其注意研究这些特征与周围环境的关系[3]。然而现行的实习内容往往注重对植物种类的识别,对植物与环境的关系等内容不够重视,不能将其与专业知识紧密联系起来,忽视了地理专业学生学习植物地理学的意义,致使学生降低了对实习内容的兴趣[4]。
  因此,实习内容至关重要,需进行优化、创新,丰富实习内容。教师引导学生重视生态学、环境科学的知识内容,除了要加深学生对自然地理环境整体性的理解,还应增加一些学生感兴趣,与生产生活联系密切的内容,如一些植物在人们衣、食、住、行、医疗等方面的应用、本地物种在城市绿化和环境生态修复中的应用、外地物种本土化的栽培与应用、园林植物及其园林用途等,让学生深深体会到植物地理知识和技能的重要性,提高学生学习植物地理学的兴趣[5]。
  三、野外实践教学模式探索
  立足本地,通过多年的实践和探索,现在实习基地、实习点已经发展得比较成熟,实习模式采用“基地与点线面结合”的模式[6]。具体实践教学模式如下:
  (一)校园植物观察
  概况:新校区位于重庆市沙坪坝区重庆大学城中路,占地2400亩,是全国绿化模范单位、重庆市森林校园,校园内常见维管束植物600余种。
  内容:观察植物的形态特征和了解植物的类群,认识重庆地区常见植物及在园林中的应用。
  说明:分两次进行,每次2学时。时间以教学进度来定,第一次,主要观察植物的形态特征;第二次,认识常见植物及在园林中的应用,了解植物的类群。
  (二)重庆南山植物园
  概况:国家4A级旅游区,植物园展览温室建筑面积近8000平方米,收集了来自国内外的植物1646种。
  内容:植物园内荟萃了中外名贵花卉1000余种。展览温室按照植物的原产地分为热带雨林区、四季花卉区、亚高山植物区及多肉多装区,观察植物生态现象与环境之间的关系;观赏世界各地奇特植物。
  说明:学校到植物园45千米,时间大约1小时。需要半天时间。
  (三)以缙云山为实习基地及对背斜和向斜丘陵区进行路线观察
  概况:缙云山位于重庆市北碚区内,介于北纬29°41′08〞~29°52′03〞,东经106°17′43〞~106°24′50〞之间。典型的亚热带湿润季风气候特征,多年平均温13.6°c;多年平均相对湿度87%;多年平均降水量1611.8mm;多年平均蒸发量777.1mm[7]。1979年缙云山被列为亚热带森林和自然景观保护区,2001年6月批准为国家级自然保护区[8]。缙云山属四川盆地川东平行岭谷西缘华蓥山褶皱带,系温塘背斜之一段,海拔180(嘉陵江边)~952.2m。土壤以三叠纪须家河组厚层石英砂岩、炭质页岩和泥质砂岩为母质风化而成的山地酸性(PH为4.0~4.5)黄壤及水稻土。山麓地区为侏罗纪由紫色砂页岩夹层上发育的中性或微石灰性的黄壤化紫色土。发育和保存了我国东部中亚热带典型的常绿阔叶林(地带性植被),森林覆盖率高,已达96.6%。从一定程度上反映出了中亚热带森林生态系统的天然本底,是一个典型的亚热带常绿阔叶林的生态综合体物种基因库,在保护、科研、教学、旅游等综合利用方面都具有很高的价值。
  内容:从学校出发,大约40分钟到达歌乐山镇,观察人工植被:油橄榄林(硬叶常绿林)。然后,经中梁山低山区(新发村—中梁镇),观察“一山三岭两槽”的地貌组合形态中以柏树、棕榈组成的植被类型及结构特征,掌握一些重要的指示植物。再经向斜丘陵区进行路线观察后,最后到达缙云山国家级自然保护区进行为期2天的植物地理观察实习。
  说明:观察植物生态现象与环境之间的关系;认识重庆地区亚热带植被的主要类型、结构特点、分布规律及演替现象。对代表性植物的认识始终贯穿于整个实习过程。具体实习内容如下:
  1.主要植被类型
  缙云山自然保护区海拔在1000米以下,属低山,其现状植被分布的差异主要是人为影响,植被次生类型发展过程中的不同演替阶段,或小环境的差异影响而引起的植被局部分差异形成有常绿阔叶林、暖性针叶林、竹林、常绿阔叶灌丛、亚热带草坡和水生植被等6个植被类型。   (1)常绿阔叶林。缙云山常绿阔叶林一般分布在海拔600~700米以上土层深厚的缓坡、阴湿沟谷及庙宇附近,如落阳桥、绍龙寺、石华寺等比较平缓的地段,多呈小片而与马尾松林或竹林镶嵌。需观察了解群落的外貌特征、种类组成及与生态环境各要素之间的相互关系。
  乔木层:乔木高度多在10~15米;郁闭度为0.5~0.8,林下甚为阴暗,枯枝落叶层较厚,活地被层发育,一般可划分2~3个亚层,主要树种有壳斗科的短刺果米槠、栲树、石栎,樟科的润楠、利川润楠、贵州琼楠、雅安琼楠、蜀桂及白毛新木姜子,茶科的四川大头茶、银木荷、四川杨桐,杜英科的薄果猴欢喜、大果杜英、薯豆,山矾科的四川山矾、光叶山矾、黄牛奶树。其他还有长蕊杜鹃、黄杞、大花枇杷、虎皮楠等。林中还常有散生的落叶乔木枫香、赤杨叶等。
  灌木层:主要有柃属、茶、狗骨柴属、腺萼马银花、长蕊杜鹃、杜茎山、百两金、朱砂根、石斑木、绒毛红果树、寒莓、五月茶属、穗序鹅掌柴等。
  草本层:在常绿阔叶林下,草本植物一般稀少,在林窗、林缘及阴湿沟谷,草本植物发育尤以蕨类植物较多。常见的种类有狗脊蕨、红盖鳞毛蕨、复叶耳蕨属、中华里白、落地梅、山姜、淡竹叶等。
  层间层:植物主要是一些小型木质及半木质藤本,常见有香花崖豆藤、多种菝葜及牛姆瓜。
  (2)常绿针、阔混交林。乔木层第一亚层多由高大挺拔的马尾松构成单纯的层片,亦或与喜光的常绿乔木树种构成两个层片;第二、三亚层则为种类较多的常绿阔叶树种组成,并常含有少量杉木。在混交林下,环境较为阴湿,常绿阔叶灌木及乔木幼树发育较好,无马尾松更新幼苗。这是一类次生林向地带性常绿阔叶林演替的过渡类型,群落很不稳定。
  (3)亚热带暖性针叶林。亚热带暖性针叶林是常绿阔叶林分布范围内的次生林,常见的有马尾松林、杉木林及柏树林三个群系。它们普遍分布于四川盆地内的低山、丘陵地区。这三个群系的共同特点是群落层片结构简单,层次分明,林相稀疏。在一些生境条件良好的地段多,常渗入常绿或落叶树种,组成混交林。
  马尾松林:马尾松林主要分布在背斜翼部海拔400~700米范围。土壤为三叠纪须家河组砂岩母质发育的酸性黄壤。此外,在向斜丘陵砂岩分布的局部地段,或背斜轴部石灰岩土经淋溶酸化,亦见有马尾松零星小塊分布。
  马尾松因喜光,耐贫瘠耐旱,根系发达,主根明显,有根菌,生长周期短等特点成为中国长江流域各省重要的荒山造林树种,也是江南及华南自然风景区和普遍绿化及造林的重要树种[9]。在不同的生境条件下,常有不同组合:含映山红、檵木的马尾松林,这类一般更新良好,群落处于相对稳定阶段。含落叶栎类的马尾松林,这类在一些人为影响很小的地段上,林下栎类生长成乔木渗入,逐渐形成松、栎混交林,演替速度快,群落很不稳定。含常绿阔叶树的马尾松林,分布在缙云山土壤较厚的缓坡、沟谷地段,多与常绿阔叶林相毗邻,在缙云寺附近公路650~750米范围内甚为典型。马尾松植株高大挺拔,生长旺盛,林冠郁闭度较大。林下含多种常绿阔叶成分,因林内荫蔽,不利于马尾松幼苗更新,可恢复成常绿阔叶林。
  杉木林:杉木适合温凉湿润、土层深厚肥沃、排水良好、静风、相对湿度大于80%的生境条件。杉木树干通直、材质轻软,又具香气,为我国南方主要造林树种之一。北碚地区的杉木林因砍伐过度,目前多为中、幼林,分布零散,主要分布在背斜翼部海拔600米以上缓坡及沟谷,并多与常绿阔叶林、竹类及马尾松林镶嵌分布。缙云山的黛湖、杉木园、石华寺、复兴寺等地有成片分布。
  柏木林:柏木是亚热带低山、丘陵钙质紫色土及石灰岩土地区荒山造林的重要树种。北碚地区主要分布在向斜丘陵和背斜轴部的钙质岩,石灰岩母质发育的土壤上。这些地区主要是农耕地范围,人为影响极大,柏木呈零星小片分布于基岩裸露、土层瘠薄的陡坡或山顶,结构简单、层次分明,林中含有多种落叶树,如黄连木、朴树、化香树、乌桕、山合欢、榆树及落叶栎类。在部分石灰岩基质上,柏木常与棕榈形成疏林,常见有铁仔、烟管荚迷、黄荆、马桑、胡颓子、南天竹、竹叶椒、盐肤木等灌木成分,草本植物以白茅、蜈蚣草、野胡萝卜为优势,藤本植物常见的有多种悬钩子、海金沙、香花崖豆藤、常春油麻藤、鸡矢藤、葛藤、金银花及蛇葡萄等。
  竹林:竹类属多年生深绿木本植物,广泛分布于热带及亚热带范围内。缙云山常见的有楠竹林(散生竹),分布在海拔700~850米范围的平缓坡地及沟谷,适合土壤深厚肥沃、排水良好、静风、相对湿度大的生境条件。竹林多系人工或半人工林,成片面积较大。楠竹林外貌整齐,结构单一,呈单层水平郁闭。草本植物主要是喜阴湿的种类,常见的有掌叶秋海棠、多序楼梯草、蝴蝶花、华重楼、落地梅、狗脊蕨、鳞毛蕨等。
  另外,缙云山的慈竹林(丛生竹)面积也较大,主要分布于海拔700米以下的山坡及沟谷。林下灌木及草本不甚发育,常见的灌木有盐肤木、海南山茶、草珊瑚、柃木、竹叶椒及悬钩子,草本植物常见的有蝴蝶花、落地梅、苔草等。
  灌草丛:灌草丛是亚热带低山、丘陵地区广泛分布的一类次生植被。北碚地区灌草丛的种类组成受母岩性质的影响很大。在砂岩母质上,草本主要是芒萁、芒及蕨,主要灌木是算盘子、展毛野牡丹、楤木及悬钩子属。在紫色砂页岩母质上,主要种类是马桑、黄荆、胡颓子、盐肤木、光枝勾儿茶及烟管荚迷,草本植物主要有野菊、打破碗花花、野胡萝卜及铁扫帚等。在石灰岩母质上,灌木主要有铁仔、黄荆、南天竹、马甲子、火剌、野桐、竹叶椒,草本植物以白茅、蜈蚣草、打破碗花花为优势。常见的藤本植物有海金沙、土茯苓、金银花、葛藤、常春藤及岩豆藤。
  2.植被演替
  植被演替是在某一地段上,一种植物群落被另一种植物群落代替的过程。演替包括“顺向”(恢复性)和“逆向”(退化性)两个方面的含义。它不仅方便人们认识地理环境的变化,更主要的是还可以通过人为的作用,有目的、有计划地利用它控制和改造自然环境,保护自然环境,建立良好的生态平衡系统。我们认识植被演替现象时,应重视下列几点:   (1)应注意种类组成及其与生境条件的关系,同时,还须与不同地段的群落进行对比分析。
  (2)注意不同母质发育的土壤對群落组成、演替系列的影响。
  (3)分析植被群落与环境之间的相互关系时,应区别影响群落演替的主导因素和伴随因素。
  (4)要判明具体地段上植被群落演替的动态(相对稳定或不稳定)、性质、速度及发展方向。
  (5)调查了解人为影响的方式、强度及持续时间。
  3.植被调查方法
  植物群落调查是植被调查和研究的基本方法。在进行大量群落调查后,研究者可以确定植被类型,从而研究其分布规律与地理环境之间的关系。
  (1)样方法。样地的选择:样地应选择在能代表群落基本状况的较为均匀的群落地段,注意群落的一致性,不要设在两个不同群落的过渡地段。同时还要注意生境的一致性。
  样方的面积及数量:样方的面积大小,因不同地区的不同植被类型而异。亚热带地区样方面积大小,结合实际采用:
  乔木样地样方的面积:20~30×20~30米。
  灌木样地的样方面积:10~20×10~20米。
  草本样地的样方面积:2~4×2~4米。
  藤本植物及更新层:以乔木样方面积为准。
  (2)无样方中点象限法(中点方角法)。中点象限法,从取样点划分四个象限,统计与该点最近的四个植物体的距离。
  (3)群落的样地分析。群落的样地分析包括相对多度、相对密度、相对频度、相对显著度、重要值、物种多样性等方面的分析,以便判断各主要植物群落的特征,以及可能的演替动态。
  多度是指植物种群在样地内的个体总数。相对多度是种群在群落中的丰富程度。
  密度=某种植物种群个体总数/样地面积
  相对密度=某种植物种群的密度/所有种的密度总和×100%
  频度=某种植物出现的样地数/所调查的样地总数
  相对频度=某个种的频度/所有种的频度总和× 100%
  相对显著度=该种所有个体胸面积之和/所有种全体胸面积总和×100%
  重要值(IV)=相对密度(Den%)+相对频度     (Fre%)+相对显著度(Dom%)
  即这三项指标之总和等于一个常数(Den%+Fre%+Dom%=300)[10]。这样可以把三个不同性质的特征,综合成一个数值,根据其重要值大小排出重要值序,决定其优势种后,指出所测群落类型。
  (4)植物区系特征。
  植物区系种类:有维管束植物204科、890属、1774种,其中,蕨类植物37科、72属、152种,裸子植物9科、23属、45种,被子植物158科、795属、1577种[11]。种类如此繁多,确属罕见。
  热带及亚热带种类成分占优势:被子植物中,属热带及亚热带成分的科占30%以上。主要的热带及亚热带的科、属有:壳斗科的栲属、栎属、青冈属及石栎属;樟科的樟属、木姜子属、新木姜属、润楠属、琼楠属及山胡椒属;茶科的茶属、大头茶属及木荷属;金缕梅科的檵木属;杜英科的杜英属及猴欢喜属;山矾科的山矾属;桑科的榕属;紫金牛科紫金牛属;杜茎山属。
  含较多数量的古老、珍稀植物及特有种:有国家级保护植物钟萼木、香果树、八角莲、红豆杉、银杏等45种,特有种:缙云黑桫椤、缙云槭、缙云四照花、北碚花椒、北碚槭、薄果猴欢喜、缙云紫金牛等38种。
  发育和保存这么完好,其原因:
  一是,地处四川盆地中亚热带,气候温暖湿润,自然条件非常优越。二是,盆地内低山未受到第四纪冰川多大影响,许多古老种类也得以保存。三是,为川东著名的佛教圣地,南朝(公元423年)开始建寺。1932年这里又建立了“世界佛学苑汉藏教理院”。
  四、野外实习要求
  (1)应用植物地理基本理论,分析认识自然环境特点及组成要素之间的相互关系。
  (2)认识重庆亚热带地区常见代表植物60~100种。
  (3)能写一些地区的植被报告或有关专题论述。
  (4)在野外实习期间,必须服从领导、遵守纪律。认真学习,做好野外记录。团结互助,注意安全。爱护林木,爱护家作物。
  五、结语
  植物地理学野外实践教学是一项复杂的系统工程,教学改革也是一个不断探索的实践过程[12]。在我的前辈导师贾明老师关心指导下,几十年的亲身实践教学,希望通过创新探索能够使植物地理学野外实践教学真正做到以学生为主体,能使学生主动获取知识,而不是被动接受灌输的知识;能够激发学生的自主学习和主动学习意识,开发学习者的个人潜能;推进“教学与科研深度整合,理论与实践深度融合”;促进学生综合创新能力的培养和地理专业技能的提高,培养出具有时代特征的创新型人才。
  参考文献:
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