构建基于EXCEL的植被群落统计分析系统

论文摘要

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100m2和400m2；野漆树种群1级聚块规模，平均规模面积为500m2。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。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 文献综述
• 1.1 植被群落研究简述
• 1.2 群落梯度分析方法及其计算软件
• 1.3 群落多样性方法及其计算软件
• 第2章 引言
• 第3章 理论基础
• 3.1 数据收集——样方法取样
• 3.2 组成群落种的数量特征
• 3.3 群落物种多样性指数
• 3.4 种群空间格局分析
• 第4章 研究方法
• 4.1 植被群落统计分析系统部分研究方法
• 4.2 植被调查部分研究方法
• 第5章 结果与分析
• 5.1 运行植被群落统计分析系统
• 5.2 群落物种组成统计
• 5.3 群落数量特征分析
• 5.4 群落物种多样性分析
• 5.5 种群格局分析
• 第6章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 附录
• 1 群落数量特征计算源代码
• 2 群落物种多样性分析源代码
• 3 种群格局分析源代码
• 致谢
• 在校期间发表的论文及参与的科研活动