群落的分类与排序

举例计算
样方
种
1 2 3 4 5 6789
黄刺玫 99 95 83 82 68 64 62 49 46
沙棘 10 4 22 13 35 26 21 36 37
（1）中心化 （2）求内积 （3）求相关系数（r＝-0.89）
4 信息系数
信息系数（information efficient）：用样 方与样方、样方与样方组合并引起信息 增量作为样方间的相异（相似）性指标。 一般适用二元数据。
SS21
SS22
SS23
SS31 SS32 SS33
（3）相关系数
rhi
SShi SShh SSii
r12
SS12
SS11 SS22
2 ＝ 0.63 14 10.8
r13
SS13
SS11 SS33
12 ＝0.883 14 13.2
r23
SS23
SS22 SS33
2 ＝ 0.536 10.8 13.2
1.6
0.8
0
Euclidean
UPGMA
sp3
sp1
sp2
7.2
6
4.8
3.6
2.4
1.2
0
Euclidean
计算举例
种（i）
1 2 3 4
样方（j、k）
1
2
3
2
5
5
3
4
40
4
6
6
5
12
12
p
d jk
(xij xik )2
i 1
d12 (2 5)2 (3 4)2 (4 6)2 (5 12)2
Dissimil. 1.414 2.236 2.618 4.699
0.000 3.742 Objects in group 2 2 3 5
sp3
0.000
Dissimil. 3.317 6.272
Objects in group 2 3
E 0.000
UPGMA
E A D C B
4.8
4
3.2
2.4
素的关系。
（二）群落的数量分类
1 单元分析和多元分析 2 相似系数（similarity）的运算 （1）欧氏距离（Euclidean Distance，ED）
p
d jk
(xij xik )2
i 1
i＝1，2，…，p种数；j＝k＝1，2，…，N样方 数
3 相关系数计算
• 相关系数（correlation efficient）：是一 种内积系数，是离差标准化后的内积。
a6=1; n- a2 =n-a5= n-a6 = 3) 有sp3的样方2个； a3= 2, n-a3= 2 有sp4的样方4个； a4= 4, n-a4= 0
I (1 2 3 4) 6 4 ln 4 (3ln 3 3ln 3 2 ln 2
2 ln 2 4 ln 4 3ln 3 3ln 3)
• 10个植被型组 针叶林、阔叶林、灌草和灌草丛、草原和稀 树干草原、荒漠（包括肉质刺灌丛）、冻 原、高山稀树植被、草甸、沼泽、水生植 被。
29个植被型
寒温性针叶林、温性针叶林、温性针阔叶 混交林、暖温性针叶林、落叶阔叶林、常绿 落叶阔叶混交林、常绿阔叶林、硬叶常绿阔 叶林、季雨林、雨林、珊瑚岛常绿林、红树 林、竹林、常绿针叶灌丛、常绿草叶灌丛、 落叶阔叶灌丛、灌草丛、草原、稀树干草原、 荒漠、肉质刺灌丛、高山冻原、高山垫状植 被、高山流石滩稀疏植被、草甸、沼泽、水 生植被。
群系组：根据建群种亲缘关系近似（同 属或相近属）、生活型（三级和四级） 近似或生境相近而划分的。如草甸草原 亚型可分出：丛生禾草草甸草原，根茎 禾草草甸草原和杂类草草甸草原。
群系：凡是建群种或共建种相同的植物 群落联合为群系。如以大针茅为建群 种的任何群落都可归为大针茅群系。
• 群丛组：凡是层片结构相似，而且优 势层片与次优势层片的优势种或共优 种相同的植物群落联合。如在羊草+ 丛生禾草亚群系中，羊草+大针茅草 原和羊草+丛生小禾草。
63 7.937
d13 37.829 d23 36
试计算
种（i） 1 2 3
样方（j、k）
1
2
3
20
15
0
10
0
0
17
0
0
第二节 群落的排序
（一）排序的概念
群落排序：就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 生境之间的相互关系。
直接排序：
按属性排列实体， 称为正分析或Q分析。
按实体排列属性， 称为逆分析或R分析。
主要采用主成分分析法（PCA）。
作业： 一、名词解释
植被型；群系；群丛；群落分类；群落排 序；直接排序；间接排序；
二、问答 1、为什么对群落进行分类？ 2、简述中国群落分类原则、系统和单位。
• 植物区系水平 群属alliance 群丛association
（2）法瑞学派的群落分类
分类原则：区别种 分类方法：植物区系-结构分类系统（归
并法） 代表人物：Braun-Blanquet（1928） 分类单位：以植物区系为基础，从基本分
类单位到最高级单位，都是以群落种类 组成为依据。
四、 群落的数量分类
Node 3
Distance matrix
sp1
sp1
0.000
sp2
3.317
sp3
7.348
Node 1 2
Group 1 sp2 Node 1
B
0.000 1.414 2.236 5.745
Group 2 C E D Node 2
sp2
0.000 5.196
Group 2 sp1 sp3
C
D
0.000 3.000 5.916
1 计算样方间的相异系数矩阵，以欧式距 离为常用；
2 选相异系数最小两样方A和B，首先合并 为一组；
3 再计算样方A+B与其他样方或样方组间 的距离；Lance和Williams（1967）模型：
DC(AB) ADCA BDCB DAB DCA DCB
A B 0.625, 0.25, 0
依据：群落是自然单位、边界明确、 可以象物种那样进行分类。
一、中国植物群落分类原则、 系统和单位
1 分类方法：不重叠等级分类
2 分类原则：采用“群落生态”原则， 即以群落本身的综合特征作为依据，
群落的种类组成、外貌和结构、地 理分布、动态演替等特征及其生态 环境，在不同的等级中均作了相应 的反映。
4 植物群落的命名
我国习惯采用联名法，即将各个层中的 建群种或优势种和生态指示种的学名按 顺序排列。
同层优势种的联合用“+”，异层用“-”。
如：Ass. Larix gmeliniRhododendron dahurica-Phyrola incarnata（即：兴安落叶松-杜鹃-红
花鹿蹄草群丛）
第八章 群落的分类与排序
第一节 生物群落的分类 第二节 生物群落的排序
第一节 生物群落的分类
群落分类：对实体（或属性）集合按 其属性（或实体）数据所反映的相似 关系把他们分成组，使同组内的成员 尽量相似，而不同组的成员尽量相异。
实体：样方、群落片断或植被地段等。
属性：种类的观测值或环境因子等。
目的：揭示群落类型形成、发展与其 周围环境的关系，从而为植被管理、 利用和改造以及农林牧的发展提供科 学依据。
a4=0) 有sp2、sp3和sp6的样方各1个； (a2=a3=
a6=1; n- a2 =n-a3= n-a6 = 1) 有sp5的样方0个； a5= 0, n-a5= 2
I ( A) 2(b c) ln 2
（3）假设A中有样方1、2、3和4(n=4),则 有sp1的样方各3个；(a1=3;n- a1 =1) 有sp2、sp5和sp6的样方各1个； (a2=a5=
4 回到第二步，选距离最小的两个样方或 一个样方与样方组合并，重复计算，直到 所有样方合并为一组。
举例说明
spp
样方
1
2
3
4
5
1
2
5
5
3
0
2
0
3
4
2
1
3
2
0
1
0
2
1
2
3
4
5
1
0
4.69 5.10 3.00 2.24
2
0
1.41 2.24 5.74
D=
3
4
0
3.00 5.92
0
3.74
5
0
1
2，3
（一）数量分类的目标 1 用属性划分实体，揭示植被本身存在的自然间断； 2 用环境因素划分实体，揭示植被间断的环境原因； 3 种分类与环境因素分类结果比较，解释植被变化
与环境变化的关系； 4 用实体划分属性，揭示种间相互作用的规律； 5 用实体划分环境因素，揭示不同环境因素之间的
组合关系； 6 用实体划分种组和环境因素，揭示种组与环境因
6 4 ln 4 4 ln 4 43ln3 2ln2 ＝11.770
信息增量
I (1 2 3 4) I (1 2 3 4) I (1 2) I (3 4) 11.77 4.1589 4.1589 3.4522
信息增量越大，两样方（组）之间的 距离越远，相似性越小。
（三）群落的数量分类步骤
• 群丛：凡是层片结构相同，各层片 的优势种或共优种相同的植物群落的 联合。 如羊草+大针茅这一群丛组内， 羊草+大针茅+黄囊苔草原和羊草+大 针茅+柴胡草原。
群系
群系组 植被型 植被型组
马尾松林 暖性松林 暖 性 针 叶 针叶林 林
油松林
温性松林 温 性 针 叶 针叶林 林
• 中国植被分为11个植被型组、29个植被型、 560多个群系，群丛则不计其数。
3 主要分类单位
植被型：高级单位 群系：中级单位 群丛：基本单位 植被型侧重外貌和结构、地理分布；
群系、群丛侧重于种类组成。
植被型组（vegetation type group） 植被型（vegetation type） 植被亚型（vegetation subtype） 群系组（ formation group ） 群系（ formation ） 亚群系（ subformation ）
p
I log a p N qi log a qi i 1
种
样方
1
2
3
4
5
sp1
1
1
1
0
0
sp2
1
0
0
0
0
sp3
0
1
0
1
1
sp4ห้องสมุดไป่ตู้
1
1
1
1
1
sp5
0
0
0
1
1
sp6
1
0
0
0
0
I (A) pnln n [ai lnai (n ai ) ln(n ai )]
（1）假设A中有1个样方,则 I ( A) 0 （2）假设A中有样方1和2(n=2),则 有sp1、sp4的样方各2个；(a1=a4=2;n- a1 =n-
以群落生境或其中某一生态因子的变化， 排定样地生境的位序。
群落排序：
用植物群落本身属性（如种的出现与否， 种的频度、盖度等），排定样地生境 的位序。
排序的目的：
就是把实体作为点在以属性为坐 标轴的P维空间中（P个属性）按其 相似关系把它们排列出来。也就是 要把P维空间压缩成低维空间，让 人可以理解。
4 群落分类简介
（1）英美学派的群落分类
原则：群落动态发生演替原则 代表人物：Clements和Tansley。 分类方法：双轨制分类系统 分类单位：群系和群丛。
• 美国国家地理数据委员会植被分类系统 • 等级序列 • 区域水平 目order • 外貌水平
纲class 亚纲subclass
群group 亚群subgroup 群系formation
N
rij
( X hj X h )( X ij X i )
j 1
＝
N
N
( X hj X h )2 ( X ij X i )2
SShi SShh SSii
j 1
j 1
种
1
样方
2
3
4
5
1
2
5
2
1
0
2
0
1
4
3
1
3
3
4
1
0
0
（1）中心化 X hj X h
Xij Xi
0 3 0 1 2 1.8 0.8 2.2 1.2 0.8 1.4 2.4 0.6 1.6 1.6
（2）求内积
0 1.8 1.4
0 1.8 1.4
3 0.8 2.4
0 2.2 0.6
1 1.2 1.6
2 0.8 1.6
3
0
1
0.8 2.2 1.2
2.4
0.6
1.6
2 0.8 1.6
14 2 12 2 10.8 6.4 12 6.4 13.2
SS11 SS12 SS13
群丛组（association group）
群丛（association ）
亚群丛（subassociation ）
植被型组：凡建群种生活型相近且 群落外貌相似的植物群落联合。 如针叶林、阔叶林、草地等。
植被型：建群种生活型（一级或二 级）相同或相似，同时对水热条件 要求一致的植物群落联合为植被型。 如寒温性针叶林、夏绿阔叶林等。
4
5
1
0
5.77 3.00 2.24
D1
2，3
0
2.93 6.94
4
0
3.74
2，3
4
1，5 7.39 3.66
2，3
2.93
D2
2，3，
4
D3
1，5 6.18
Distance matrix
A
A
0.000
B
4.690
C
5.099
D
3.000
E
2.236
Node
Group 1
1
B
2
A
3
Node 1
4