5群落的数量分类和排序.

(五)群落的数量分类和排序分类(Classification)指根据取样单位的相似性将取样单位(实体)分组。多个途径：单元和多元:根据一个或整个矩阵分类单向或双向：仅仅进行样方分类或对样方和种分类聚合或分化：从单个样方聚合或从总体向下分等级或非等级的：树状图、类群及其样方重叠或非重叠：前者指某一样方可以从属于多个类群，后者只属于某个类群。内在或外在的：指物种组成的数据分类或结合环境因子的分类。分类(Classification)关联分析：单元划分法，划分的标准是寻找所分出的类别种种间关联尽可能小。双向指示种分析(TWINSPAN)(Hill,1979)同时对样方和种进行分类，将种类和样方排列成为一个矩阵，同时反应出种类和样方之间的关系以及环境梯度，与Braun－Blanquet排表法相似。群落的排序(Ordination)最早为前苏联学者拉孟斯基(1924,1930)提出,是指在生境梯度上去排列群落。Goodall称为ordination,指取样单位在一维或多维空间中的顺序排列。Whittaker(1978)直接排序(直接梯度分析)：物种或取样单位在梯度环境上排列间接排序：通过计算，力求获得群落与环境之间的关系排序(Ordination)排序是把一个地区内所调查的群落样地，按照相似度来排定各样地的位序，从而分析各样地之间及其与生境之间相互关系。排序的原理排序的类型排序的原理•通过降维，使原来要用p个原始数据描述的实体，在尽量保留原数据特征的条件下，利用最少数据（排序坐标）来描述，有利于揭示原始数据反映的规律。•按属性排序实体称正分析（normalanalysis）,或叫Ｑ分析（Qanalysis）。•按实体去排序属性的叫逆分析（inverseanalysis）或叫Ｒ分析（Ranalysis）。bcdef●B●A●D●Cya•直接梯度分析(directgradientanalysis)：利用环境因素的排序，即以群落生境或其中某一生态因子的变化，排定样地生境的序位，又称直接排序(directordination)，或梯度分析(gradientanalysis)；•间接梯度分析(indirectgradientanalysis)：用植物群落本身属性排定群落样地的位序，称间接排序(indirectordination)，又称组成分析(compositionalanalysis)排序类型直接梯度分析•Whittaker的梯度分析原理：用与坡向垂直设置的样带，将坡向从深谷到南坡分为5级，将样带中的树种分四等，计算样带的湿度指标，然后在高度对湿度的二维空间中排序。（右图为示意图）海拔(m)湿度指标ACBDEFGHI间接梯度分析•极点排序法•主分量分析法6个林分7个树种的多度数据林分ABCDEF物种11008018284500736673314410542052755646030810870001082•相异似数B(jk)=∑|xj－xk|/∑|xj+xk|极点排序(Polarordination,PO)Bray-Curtis(1957)是一种使样地排列位置直接接近相似性程度的排序方法，除了可以识别样地类型外，还可以揭示植被变化趋向及其与环境的关系。1计算样地间的相异性，根据最不相似的两个样地确定第一排序轴(X)的两个端点。2其余样地在第一坐标轴(X)上的位置可以根据它们与两个端点的相异系数确定位置。3第二排序轴(Y)在二维上分离样地，说明样地间几何学相似性，选择偏离第一坐标轴最大距离的样地作为Y轴的端点.4第三排序轴的确定第一端点应该位于X和Y轴50％的位置，另外一个端点需要离开X和Y轴的距离最大间接梯度分析－极点排序法•极点排序法（Polarordination）(PO法)（Bray-Curtis方法）（BC法）1.计算相似和相异似数矩阵ABCDEFA5383302760B4767504740C1733403760D7050608750E7353631353F4060405047相似系数相异似数间接梯度分析－极点排序法LxhabcDaDbh2=Da2-x2=Db2-(L-x)2,x=(L2+Da2-b2)/2L;h=(Da2-x2)1/2间接梯度分析－极点排序法2.第一排序轴X的选择与A端的距离Da与E端的距离Db在X轴上的坐标x对X的偏离值hA07300B47533234C17631113D70136912E730730F40473224间接梯度分析－极点排序法3.第二排序轴Y的选择与B端的距离Da与F端的距离Db在X轴上的坐标xA474035B0600C334026D505030E534735F60060间接梯度分析－极点排序法4.排序的图形表示604020060804020XY●●●●●●ACFEDA主分量排序(Principalcomponentsanalysis，PCA)是排序中应用最广的一种。是把n个样方表示程为n维空间中的m个点，使其更直观地在二维或三维空间中排列，排列m个样点，使损失的信息最小。需要将原来的直角坐标系作旋转，使得变换的坐标系上m点在第一主分量Y1轴的最大离差平方和最大，在第二主分量Y2上次之，在Yn上最小。选择前面三个主分量画出m个样方的直观排序图。缺点：PCA是线性模型，如果排序样地间是一个非线性空间关系，模型不能反映出这种关系，将发生畸变。间接梯度分析－主成份量分析（PCA法）•主成份量分析（principalcomponentsanalysis）将一个综合考虑许多性状的问题，在尽量少损失原有信息的前提下，找出少量几个（１－３个）主成份量，然后将各个实体在一个2－3维的空间中表示出来，从而达到直观明了地排序实体的目的。abcdef●B●A●D●C00●D●A●B●Cyxa、b、c、d、e、f为属性，A、B、C、E、D为实体；x、y为代表综合信息的2维，即主成份维。（右图为示意图）对应分析(Correspondenceanalysis,COAReciprocalaveraging)无偏对应分析(DCA)能够同时进行对应的样方和物种的排序，在一个分析中允许检验实体和种之间的生态关系，DCA排序克服了以往排序方法中“拱形效应”的缺点，已成为成熟的排序方法，并有国际通用程序。图5-9岷江冷杉林线交错带的样地排序Fig.5-9Ordinationofplotsofcommunitiesnearfirtimberlineecotone050100150200250300350050100150200250300350400AX1AX2123456AX2-1000100200300400500-10001002003004005001234567AX1林线交错带附近群落物种的DCA排序图，可以看出交错带附近群落的物种被大致排列为7组，从图中的1到7种组分别属于高山草甸(1)、高山灌丛草甸交错带(2)、林缘灌丛(3)、岷江冷杉疏林(4)、林线交错带(5)和岷江冷杉郁闭林(6和7)。种类排序的AX1轴反映的是物种分布的海拔梯度，海拔较高的种组分布在DCA第一排序轴左端，海拔较低的种组分布在轴的右侧。第二排序轴AX2基本上反映了交错带群落环境的光照和水分条件，喜阳和耐干燥的种类多分布在第二轴的上部，喜阴湿的种类多集中在下部。参考文献•阳含熙，卢泽愚．植物生态学的数量方法．北京：科学出版社，1981．•徐克学．生物数学．北京：科学出版社，1999．