群落生態(tài)學群落相似性分類和排序

關于群落生態(tài)學群落相似性分類和排序第1頁，共46頁，2022年，5月20日，20點13分，星期五一群落相似性群落相似性分析是通過對樣地調查所得原始數(shù)據進行處理，并根據處理的結果判斷兩個群落之間相似程度。群落相似程度的指標有兩類：一類是相似系數(shù)；另一類是相異性系數(shù)。表征兩個群落間相似程度的指標雖多，但在數(shù)據處理上一致：根據兩群落共有種的數(shù)量數(shù)據，計算其相似或相異程度。第2頁，共46頁，2022年，5月20日，20點13分，星期五(1)相似性系數(shù)：根據群落中有無某個物種來估計(2)百分率相似性系數(shù)：將群落中每一個種的密度以百分率表示常用的兩種相似性系數(shù)第3頁，共46頁，2022年，5月20日，20點13分，星期五二群落的分類和排序（一）群落的分類分類與排序：可同時反映間斷性與連續(xù)性分類：群落進行相似性分組生物群落的分類與排序分類——適于揭示群落的間斷性排序——揭示群落的連續(xù)性第4頁，共46頁，2022年，5月20日，20點13分，星期五植被型組

植被型植被亞型群系組

群系亞群系群叢組

群叢亞群叢

三級分類單位《中國植被》采用“不重疊的等級分類”方法，貫穿“群落生態(tài)”原則1.中國植物群落分類原則、系統(tǒng)和單位

第5頁，共46頁，2022年，5月20日，20點13分，星期五中國植物群落分類原則、系統(tǒng)和單位分類系統(tǒng)：主要分類單位分三級植被型（高級單位）群系（中級單位）群叢（基本單位）每一等級之上和之下又各設一個輔助單位和補充單位高級單位的分類依據側重于外貌、結構和生態(tài)地理特征，中級和中級以下的單位則側重于種類組成。分類原則——以群落本身的綜合特征作為分類依據第6頁，共46頁，2022年，5月20日，20點13分，星期五

植被型（vegetationtype）：最主要的高級分類單位。在植被型組內，把建群種生活型相同或相似，同時對水熱條件的生態(tài)關系一致的植物群落聯(lián)合為植被型。

群系（formation）：主要的中級分類單位。凡是建群種或共建種相同的植物群落聯(lián)合為群系。如果群落具共建種，則稱共建種群系，如落葉松、白樺混交林。

群叢（association）：基本單位。

凡是層片結構相同，各層片的優(yōu)勢種或共優(yōu)種相同的植物群落聯(lián)合為群叢。第7頁，共46頁，2022年，5月20日，20點13分，星期五植被型組：最高的分類單位。建群種生活型相近因而群落外貌相似的植物群落聯(lián)合。植被亞型：輔助單位。根據優(yōu)勢層片或批示層片的差異劃分。群系組：根據建群種親緣關系近似，生活型或生境相近而劃分。亞群系：輔助單位。根據次優(yōu)勢層片及其所反映的生境條件而劃分。群叢組：片層結構相似，而且優(yōu)勢層片與次優(yōu)勢層片的優(yōu)勢種工共優(yōu)勢種相同的植物群落聯(lián)合。亞群叢：反映群叢內部在區(qū)系成分、層片配置、動態(tài)變化等方面出現(xiàn)的若干微細變化。第8頁，共46頁，2022年，5月20日，20點13分，星期五植被型組：草地

植被型：溫帶草原（植被亞型）：典型草原

群系組：根莖禾草草原

群系：羊草草原（亞群系）：羊草＋叢生禾草草原

群叢組：羊草＋大針茅草原

群叢：羊草＋大針茅＋柴胡草原亞群叢

示例第9頁，共46頁，2022年，5月20日，20點13分，星期五10個植被型組為：

針葉林、闊葉林、灌草和灌草叢、草原和稀樹干草原、荒漠包括肉質刺灌叢、凍原、高山稀疏植被、草甸、沼澤、水生植被。29個植被型為：寒溫性針葉林、溫性針葉林、溫性針闊葉混交林、暖溫性針葉林、熱性針葉林、落葉闊葉林、常綠落葉闊葉混交林、常綠闊葉林、硬葉常綠闊葉林、季雨林、雨林、珊瑚島常綠林、紅樹林、竹林、常綠針葉灌叢、常綠草葉灌叢、落葉闊葉灌叢、常綠闊葉灌叢、灌草叢、草原、稀樹干草原、荒漠、肉質刺灌叢、高山凍原、高山墊狀植被、高山流石灘稀疏植被、草甸、沼澤、水生植被。

根據《中國植被》一書和中國植被圖的制作。中國植被分為10個植被型組、29個植被型、560多個群系、群叢則不計其數(shù)。

第10頁，共46頁，2022年，5月20日，20點13分，星期五第11頁，共46頁，2022年，5月20日，20點13分，星期五針葉林第12頁，共46頁，2022年，5月20日，20點13分，星期五闊葉林第13頁，共46頁，2022年，5月20日，20點13分，星期五灌草和灌草叢第14頁，共46頁，2022年，5月20日，20點13分，星期五草原和稀樹干草原第15頁，共46頁，2022年，5月20日，20點13分，星期五荒漠包括肉質刺灌叢第16頁，共46頁，2022年，5月20日，20點13分，星期五凍原第17頁，共46頁，2022年，5月20日，20點13分，星期五高山稀疏植被第18頁，共46頁，2022年，5月20日，20點13分，星期五草甸第19頁，共46頁，2022年，5月20日，20點13分，星期五沼澤第20頁，共46頁，2022年，5月20日，20點13分，星期五水生植被第21頁，共46頁，2022年，5月20日，20點13分，星期五2.植物群落的命名

群叢的命名方法：凡是已確定的群叢應正式命名，我國習慣于采用聯(lián)名法，即將各個層中的建群種或優(yōu)勢種和生態(tài)指示種的學名按順序排列。在前面冠以Ass.（Association的縮寫），不同層之間的優(yōu)勢種以“-”相連。如Ass.Larix

gmelini-Rhododendrondahurica-phyrolaincarnata（即興安落葉松-杜鵑-紅花鹿蹄草群叢）。從該名稱可知，該群叢喬木層、灌木層和草本層的優(yōu)勢種分別是興安落葉松、杜鵑和紅花鹿蹄草。

如果某一層具共優(yōu)種，這時用“+”相連。如Ass.Larix

gmelini-Rhododendrondahurica-phyrolaincarnata+Carexsp

單優(yōu)勢種的群落，就直接用優(yōu)勢種命名，如以馬尾松為單優(yōu)勢種的群叢為馬尾松群叢，即Ass.Pinusmassoniana

或寫成PinusmassonianaAssociation。第22頁，共46頁，2022年，5月20日，20點13分，星期五第23頁，共46頁，2022年，5月20日，20點13分，星期五

當最上層的植物不是群落的建群種，而是伴生種或景觀植物，這時用“<”來表示層間關系(或用“||”或“（）”)。如Ass.Caraganamicrophlla<（或||）Stipagrandis-Cleistogenessquarrasa-Artemisiafrigida，或Ass.(Caraganamicrophlla)<Stipagrandis-Cleistogenessquarrasa

。

在對草本植物群落命名時，我們習慣上用“+”來連接各亞層的優(yōu)勢種，而不用“-”。如Ass.Caraganamicrophlla<Stipagrandis+Cleistogenessquarrasa+Artemisiafrigida。第24頁，共46頁，2022年，5月20日，20點13分，星期五

群系以上高級單位不是以優(yōu)勢種來命名，一般均以群落外貌—生態(tài)學的方法，如針葉喬木群落群系組，針葉木本群落群系綱，木本植被型等。

群系的命名依據是只取建群種的名稱。如東北草原以羊草為建群種組成的群系，稱為羊草群系。即Form.Aneurolepidiumchinense。如果該群系的優(yōu)勢種是兩個以上，那么優(yōu)勢種中間用+號連接。如兩廣地區(qū)常見的華栲+厚殼桂群系。即Form.Castanopsischinensis+Cryptocarychinensis

第25頁，共46頁，2022年，5月20日，20點13分，星期五請按照《中國植被》對該群落進行分類和命名第26頁，共46頁，2022年，5月20日，20點13分，星期五（二）群落的排序排序（ordination）：就是把一個地區(qū)內所調查的群落樣地，按照相似度來排定各樣地的位序，從而分析各樣地之間及其與生境之間的相互關系。

排序方法可分為兩類：直接梯度分析（directgradiantanalysis）利用環(huán)境因素的排序，即以群落生境或其中某一生態(tài)因子的變化，排定樣地生境的位序，又稱環(huán)境排序。間接梯度分析（indirectgradiantanalysis）用植物群落本身屬性（如種的出現(xiàn)與否，種的頻度、蓋度等等），排定群落樣地的位序，又稱群落排序。第27頁，共46頁，2022年，5月20日，20點13分，星期五排序是一個幾何問題，我們要把樣方（實體）作為點在P維種類（屬性）空間排列，使得排列結果能客觀地反映樣方間的相互關系，這種用屬性（種或環(huán)境因子）來對實體進行排序的過程叫做正排序（normalordination）；如果反過來用實體去排列屬性則叫做逆排序（inverseordination）。排序常用來檢驗分類的結果，其方法是先用某一分類方法對樣方進行分類，比如用傳統(tǒng)的定性方法或某一數(shù)量方法進行分類，然后再在排序圖上圈定群落的界限，這樣可以直觀地看出各植被類型間的關系，以檢驗分類的合理性，并且可以用排序軸所含的生態(tài)意義來幫助解釋分類的結果。正因如此，有些學者也將排序歸入植被數(shù)量分類方法中。第28頁，共46頁，2022年，5月20日，20點13分，星期五沼澤化草甸群落在三個環(huán)境因子上的排序圖。(a)海拔高度；(b)泥炭深度；(b)坡度第29頁，共46頁，2022年，5月20日，20點13分，星期五1.直接梯度分析

第30頁，共46頁，2022年，5月20日，20點13分，星期五2.間接梯度分析（群落排序方法）

連續(xù)帶分析主成分分析非度量多維尺度分析聚類分析第31頁，共46頁，2022年，5月20日，20點13分，星期五

連續(xù)帶分析的步驟1.對每一林分（林分是指森林的內部結構特征。即樹種組成、森林起源、林層或林相、林型、林齡、地位級、出材量及其他因子大體相似，并與鄰近地段又有明顯區(qū)別的森林地段）計算出每一種（主要樹種）的重要值：重要值=相對密度+相對頻率+相對優(yōu)勢度2.根據各個林分中各物種的重要值，把各林分中最大重要值的樹種，確定為主要優(yōu)勢種。然后把同一主要優(yōu)勢種的林分合起來，將林分分成若干類。3.憑主觀意見，對每一物種視其在演替階段中發(fā)展的順序，給以從1到10的數(shù)值（等級），這個值稱為頂級適應值。4.計算出每一林分的連續(xù)帶指數(shù)：連續(xù)帶指數(shù)=Σ（種的重要值×頂級適應值）5.以連續(xù)帶指數(shù)為橫坐標，各樹種的重要性指數(shù)為縱坐標作圖。第32頁，共46頁，2022年，5月20日，20點13分，星期五第33頁，共46頁，2022年，5月20日，20點13分，星期五

依連續(xù)帶指數(shù)計算公式，樣方1的排序坐標為：同樣可得到樣方2-10的排序值為：3.1，4.2，4.0，9.2，6.5，6.6，7.4，7.7和8.0。排序結果可以用一維直線圖表示，反映了群落的演替系列。當然，表中的頂級適應值可換為植物種對某個環(huán)境因子的適應程度，比如根據喜濕程度分為1~6個等級，此時，該方法則分析群落在環(huán)境梯度上的適應。第34頁，共46頁，2022年，5月20日，20點13分，星期五主成分分析（principalcomponentsanalysis）

將多個變量通過線性變換以選出較少個數(shù)重要變量的一種多元統(tǒng)計分析方法。原理：設法將原來變量重新組合成一組新的互相無關的幾個綜合變量，同時根據需要從中可以取出幾個較少的總和變量盡可能多地反映原來變量的信息的統(tǒng)計方法叫做主成分分析或稱主分量分析，也是數(shù)學上處理降維的一種方法。第35頁，共46頁，2022年，5月20日，20點13分，星期五第36頁，共46頁，2022年，5月20日，20點13分，星期五第37頁，共46頁，2022年，5月20日，20點13分，星期五主成分分析的兩方面不足：不適用非線性的點集不適用變量間相關性小，主分量不明顯的數(shù)據第38頁，共46頁，2022年，5月20日，20點13分，星期五非度量多維尺度分析（non-metricmulti-dimensionalscalinganalysis）

原理與主成分分析相似，優(yōu)點是適應多維（多類型）的變量，缺點是原變量信息損失較多。實例：重慶四面山常綠闊葉林群落（21個樣區(qū)，105個樣方）數(shù)據組1：樣方的經度、緯度、海拔、坡向、坡度和土壤水分含量數(shù)據組2：樣方內各植物的多度、蓋度、頻度和重要值第39頁，共46頁，2022年，5月20日，20點13分，星期五濕度由小到大溫度由低到高第40頁，共46頁，2022年，5月20日，20點13分，星期五生態(tài)學意義——沿第1排序軸：從左至右,基本反映了植物群落所在環(huán)境中海拔由高到低或溫度由低到高的梯度。分布于較高海拔的群落樣地在Axis1上的排序值在-0.11～-0.37之間,而分布于較低海拔的群落樣地則在0.03～0.33之間.沿第2排序軸：從下至上,基本反映出植物群落所在環(huán)境中土壤含水量由少到多或濕度由小到大的梯度。土壤含水量較低的群落樣地在Axis2上的排序值多在0～0.30之間,而土壤含水量較高的群落樣地則多在0.25～0.45之間。第41頁，共46頁，2022年，5月20日，20點13分，星期五山頂相對冷涼偏旱山體上部氣溫偏低,土壤偏干山體中部陡坡溫暖而相對干燥山體下部坡地溫暖偏濕Ⅰ類II類III類IV類第42頁，共46頁，2022年，5月20日，20點13分，星期五經NMDS

排序，21個樣地被明顯地分為了4個類型第Ⅰ類——黃杞(Engelhardtiaroxburgtiana)和杉木(Cunninghamialanceolata)為主要建群種的群落，包括2、3、4、5和16號樣地，其中，16號樣地位于海拔1410m的山體上部，但由于地處背風濕潤的山凹，杉木生長和保存良好，