构建基于EXCEL的植被群落统计分析系统

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植被数量生态学就是用数学的方法从大量的植被、环境观测数据之中,通过复杂的数学运算,综合分析,找出植物与植物之间,植物与环境之间存在的内在联系,最后给出具有生态意义的结果。其分析计算的方法称为植被数量分析方法。在计算机广泛应用以前,植被数量生态学因为计算量太大,人工手动计算费时费力,发展较慢。计算机的发展为植被数量分析提供了方便,新理论、新方法不断涌现。同时,植被数量分析相关的生态学软件也随之应运而生。如今在计算复杂的群落排序分类方面,已经出现了大量的生态学软件,如Cornell生态学系列软件,Pc-ord生态学软件,Canaco生态软件等。这些软件经过几十年的发展已经相当成熟,广泛地为世界生态研究者采用。但是在植被数量生态学的其它领域,如群落组成分析、群落多样性计算、种群空间格局等,相关的生态学软件还比较少或者尚不完善。本文构建了一个植被群落的分析系统,直接面对原始样方调查数据,通过对其统计、分析、运算,从而实现群落种类组成分析、群落多样性分析、种群分布格局分析等内容。本系统是在微软公司的Office系列Excel软件基础上,利用VBA语言二次开发。因此继承了Excel软件的用户广泛,操作便利,运行快速,维护更新简单,以及对计算机硬件要求较低等优点。相对传统的人工手动统计分析来说,利用该系统可以极大地提高工作效率,减少花费在统计分析上的时间,从而可以将更多的精力用于关注分析结果的生态意义和生态解释。本系统实现的统计分析功能有:①根据原始样方数据,快速自动地统计出群落物种组成,以及绘制相应的“种一面积”曲线;②统计出群落各组成物种的数量特征——频度、多度、盖度、高度,并以此计算出相对频度、相对多度、相对盖度、相对高度、重要值和群落的优势度指数;③采用了Simpson多样性指数、Shannon-Wiener多样性指数、McIntosh多样性指数、Patrick丰富度指数等8个多样性指数进行群落物种多样性分析;④种群空间格局分析部分分别设计了Poisson分布检验、负二项分布检验,以及扩散系数、Morisita指数等8个集聚强度指数进行空间分布格局检验,同时使用等级方差分析法、双项轨迹方差分析法、随机配对法和斑块一间隙分析法进行格局规模分析和格局纹理分析。同时,本研究还在重庆市荣昌县吴家镇大坝村进行了植被群落调查。按照不同的海拔、坡度及植被状况,采用代表样地法取样,有选择性地设置样地,取样调查。所调查得到的数据,利用植被群落统计分析系统进行统计和计算。大坝村植物物种组成统计分析结果表明:该地区乔木有侧柏(Platycladus orientalis)、构树(Broussonetia papyrifera)等10种,灌木有八角枫(Alangium chinense)、黄荆(Vitex negumdo)、马桑(Coriaria nepalensis)等24种,草本有艾蒿(Artemisia vulgaris L.)、飞蓬(Erigeronannuuss)、地瓜藤(Ficus tikoua)等102种。群落组成物种数量特征分析结果表明:乔木层优势度指数为0.58,其中侧柏占据了主要优势地位,非人工林中主要由盐肤木、构树等次生阔叶树为主要树种;灌木层优势度指数为0.11,以次生灌丛为主,多出现黄荆、马桑、八角枫所形成的纯林;草本层优势度指数为0.06,以白茅、芒、粟褐苔草、野菊花、野古草、牡蒿、地瓜藤主要草本,部分地区形成纯草丛。群落多样性分析结果表明:乔木层各项多样性指数值都很低,这是因为该地区以人工林为主,结构单一,物种种类很少;灌木的种类比乔木种多,且没有占绝对优势的种,因此灌木层物种多样性指数比乔木层有一定的提高;草本层多样性指数相较灌木层和乔木层都有一定程度的提高,这与草本层的物种远远多于乔木灌木层有关,但是Pielou均匀度指数和Alatalo均匀度指数较灌木层低,说明草本层的频度、高度和盖度等指标更为集中。综合来说,大坝村物种多样性较低,特别是乔木层,需要加强林木抚育,增加乔木物种,改善林地结构。种群格局分析结果表明:选取乔木层侧柏和灌木层黄荆、马桑、八角枫等4个种进行种群格局检验,其结果均为集聚分布。连续样方中选取灌木黄荆和野漆树进行种群格局规模分析,其结果为黄荆种群有2级聚块规模,平均规模面积为100m~2和400m~2;野漆树种群1级聚块规模,平均规模面积为500m~2。黄荆种群和野漆树种群的种群斑块一间隙分析结果为,2种群的间隙指数走势接近,k=10时间隙规模为最大;黄荆种群的斑块指数出现2个波峰,分别为k=2和k=7时,说明该种群的斑块规模为20m和70m;野漆树种群的斑块指数在k=3时出现波峰,说明野漆树的斑块规模为30m。
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