群落生态学-群落相似性分类和排序

• 植被型（vegetation type）：最主要的高级分类单位。
在植被型组内，把建群种生活型相同或相似，同时对 水热条件的生态关系一致的植物群落联合为植被型。 • 群系（formation）：主要的中级分类单位。 凡是建群种或共建种相同的植物群落联合为群系。 如果群落具共建种，则称共建种群系，如落叶松、白桦 混交林。 • 群丛（association）：基本单位。 凡是层片结构相同，各层片的优势种或共优种相同 的植物群落联合为群丛。
Wisconsin 南部山地森林数据表 种类 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 顶级适应值 1 2.0 3.5 3.5 4.0 9.0 6.0 7.0 7.5 8.0 8.0 8.5 9.0 10.0 样 1 9 8 6 3 5 2 3 0 2 0 4 0 0 0 2 8 9 6 5 4 0 4 0 2 0 0 0 0 0 3 3 8 2 6 9 0 0 5 4 0 2 0 0 0 4 5 7 7 6 9 0 6 0 5 0 2 0 0 0 5 6 0 0 6 7 3 9 2 6 2 5 0 0 0 方 号 6 0 0 2 4 7 5 8 0 0 7 7 5 0 5 7 5 0 0 5 4 6 7 0 5 6 8 6 7 4 8 0 0 0 0 6 4 6 2 0 6 8 4 4 8 9 0 0 0 4 0 3 4 0 2 7 8 0 6 8 10 0 0 0 1 2 0 3 2 5 6 7 3 5 9
群系的命名依据是只取建群种的名称。 如东北草原以羊草为建群种组成的群系，称为羊草群系。 即Form. Aneurolepidium chinense。 如果该群系的优势种是两个以上，那么优势种中间用+号连接。 如两广地区常见的华栲+厚壳桂群系。 即 Form. Castanopsis chinensis+Cryptocary chinensis
10个植被型组为：
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、高山稀疏植被、草甸、沼泽、 水生植被 。
29个植被型为：
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、热性针叶林、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、常绿阔叶灌丛、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。
三级分类单位
• 植被型组 • 植被型 • 植被亚型 • 群系组 • 群系 • 亚群系 • 群丛组 • 群丛 • 亚群丛
中国植物群落分类原则、系统和单位
分类原则——以群落本身的综合特征作为分类依据
பைடு நூலகம்
• 分类系统：主要分类单位分三级
植被型 （高级单位） 群系 （中级单位） 群丛 （基本单位）
• 每一等级之上和之下又各设一个辅助单位和补充单位 • 高级单位的分类依据侧重于外貌、结构和生态地理特 征，中级和中级以下的单位则侧重于种类组成。
常用的两种相似性系数
(1) 相似性系数：根据群落中有无某个物种来估计
2c S= ab
S=相似性指数 a=样本（或群落）A 中的种数 b=样本（或群落）B 中的种数 c=两个样本（或群落）中共有的种数
(2) 百分率相似性系数：将群落中每一个种的密度 以百分率表示 Ni=种 i 的个体数
Ni PS=Σ N
冠径 （cm ） 一 最 般 高 7 16 3 14
丛径 （cm ） 一 最 般 高 11 40 6 18
附 记
70% 10%
请按照《中国植被》对该群落进行分类和命名
（二）群落的排序
排序（ordination） ：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。 排序方法可分为两类：
沼泽化草甸群落在三个 环境因子上的排序图。 (a)海拔高度； (b)泥炭 深度；(b)坡度
1. 直接梯度分析
2. 间接梯度分析（群落排序方法）
连续带分析
主成分分析
非度量多维尺度分析
聚类分析
连续带分析的步骤
1.对每一林分（林分是指森林的内部结构特征。即树种组成、森 林起源、林层或林相、林型、林龄、地位级、出材量及其他因 子大体相似，并与邻近地段又有明显区别的森林地段） 计算出每一种（主要树种）的重要值：重要值=相对密度+相对频 率+相对优势度 2.根据各个林分中各物种的重要值，把各林分中最大重要值的树 种，确定为主要优势种。然后把同一主要优势种的林分合起来， 将林分分成若干类。 3.凭主观意见，对每一物种视其在演替阶段中发展的顺序，给以 从1到10的数值（等级），这个值称为顶级适应值。 4.计算出每一林分的连续带指数： 连续带指数=Σ（种的重要值×顶级适应值） 5.以连续带指数为横坐标，各树种的重要性指数为纵坐标作图。
当最上层的植物不是群落的建群种，而是伴生种或景观植物， 这时用“<”来表示层间关系(或用“||”或“（）”)。 如Ass. Caragana microphlla <（或||）Stipa grandis-Cleistogenes squarrasa-Artemisia frigida，或Ass.(Caragana microphlla)<Stipa grandis-Cleistogenes squarrasa 。 在对草本植物群落命名时，我们习惯上用“+”来连接各亚 层的优势种，而不用“-”。如Ass. Caragana microphlla<Stipa grandis+Cleistogenes squarrasa+Artemisia frigida。
如果某一层具共优种，这时用“+”相连。 如 Ass. Larix gmelini-Rhododendron dahurica-phyrola incarnata+Carex sp 单优势种的群落，就直接用优势种命名，如以马尾松为单优势 种的群丛为马尾松群丛，即Ass. Pinus massoniana 或写成 Pinus massoniana Association。
群系以上高级单位不是以优势种来命名，一般均以群 落外貌—生态学的方法，如针叶乔木群落群系组，针叶 木本群落群系纲，木本植被型等。
编 植物名称 号 1 冲天柏 2 云南松 3 旱冬瓜 编 号 植物名称
平均高度 10.4 7.5 3.8 高度 （m） 一 最 般 高 1.2 2.0 0.7 2.1 0.9 1.7 0.8 1.6 0.2 1.9 冠径 （m ） 一 最 般 大 0.4 1.1 0.3 1.2 0.5 0.9 0.4 0.9 0.3 1.2
（引自 Peet 和 Loucks， 1977）
依连续带指数计算公式，样方1的排序坐标为：
9 10 8 2 6 3.5 3 3.5 5 4.0 2 5.0 3 6.0 2 7.5 4 8.0 S1 3.6 98 635 23 2 4
• 示例
植被型组：草地 植被型：温带草原 （植被亚型）：典型草原 群系组：根茎禾草草原 群系：羊草草原
（亚群系）：羊草＋丛生禾草草原
群丛组：羊草＋大针茅草原 群丛：羊草＋大针茅＋柴胡草原亚群丛
根据《中国植被》一书和中国植被图的制作。中国植被分为 10个植被型组、29个植被型、560多个群系、群丛则不计其数。
群落相似性、分类和排序
一 群落相似性
• 群落相似性分析是通过对样地调查所得原始数据 进行处理，并根据处理的结果判断两个群落之间 相似程度。 • 群落相似程度的指标有两类：一类是相似系数； 另一类是相异性系数。 • 表征两个群落间相似程度的指标虽多，但在数据 处理上一致：根据两群落共有种的数量数据，计 算其相似或相异程度。
•直接梯度分析（direct gradiant analysis） 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，排定样地生境的位序，又称环境排序。 •间接梯度分析（indirect gradiant analysis） 用植物群落本身属性（如种的出现与否，种的频度、盖 度等等），排定群落样地的位序，又称群落排序。
主成分分析（principal components analysis）
将多个变量通过线性变换以选出较少个数重要变量的 一种多元统计分析方法。 原理：设法将原来变量重新组合成一组新的互相无关 的几个综合变量，同时根据需要从中可以取出几个较少的 总和变量尽可能多地反映原来变量的信息的统计方法叫做 主成分分析或称主分量分析，也是数学上处理降维的一种 方法。
丛径 （m） 一 最 般 大 0.5 1.4 0.4 1.3 0.6 1.6 0.7 1.7 0.4 1.8
附记
● ● ● ● 物 候 期 O 生 活 力 ●
编 号 植物名称 1 紫茎泽兰 2 野草莓
花序高 （m） 一 最 般 高 0.1 0.2 0.1 0.2
叶层高 （cm ） 一 最 般 高 45 72 7 20
同样可得到样方2-10的排序值为：3. 1，4.2，4.0， 9.2，6.5，6.6，7.4，7.7和8.0。排序结果可以用一维 直线图表示，反映了群落的演替系列。 当然，表中的顶级适应值可换为植物种对某个环境 因子的适应程度，比如根据喜湿程度分为 1~6个等级， 此时，该方法则分析群落在环境梯度上的适应。
N=群落中所有种的个体数
Ni Σ =每一种最低百分率之和 N
二 群落的分类和排序
（一）群落的分类
• 分类：群落进行相似性分组 • 生物群落的分类与排序 分类—— 适于揭示群落的间断性 排序—— 揭示群落的连续性 分类与排序：可同时反映间断性与连续性
1. 中国植物群落分类原则、系统和单位
《中国植被》采用“不重叠的等级分类”方法，贯穿“群落生态”原则
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
高山稀疏植被
草甸
沼泽
水生植被
2. 植物群落的命名
• 群丛的命名方法： 凡是已确定的群丛应正式命名，我国习惯于采用联名法，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。 在前面冠以Ass.（Association的缩写），不同层之间的优势种 以“-”相连。如Ass. Larix gmelini-Rhododendron dahurica-phyrola incarnata（即兴安落叶松-杜鹃-红花鹿蹄草群丛）。 从该名称可知，该群丛乔木层、灌木层和草本层的优势种分 别是兴安落叶松、杜鹃和红花鹿蹄草。
株数 198 3 25
盖度 70% 1.2% 11% 株 丛 数 9 10 14 19 16
物侯 生活 期 力 O ● O ● O ● 物 盖度 候 （%） 期 17% 10% 42% 57% 48% 株 丛 数 23 4 O O O O 盖度 生 活 力
附记
1 2 3 4 5
碎米花杜鹃 小铁子 山茶花 小栒子 中华槲蕨
• 植被型组：最高的分类单位。 建群种生活型相近因而群落外貌相似的植物群落联合。 • 植被亚型：辅助单位。 根据优势层片或批示层片的差异划分。 • 群系组：根据建群种亲缘关系近似，生活型或生境相近 而划分。 • 亚群系：辅助单位。 根据次优势层片及其所反映的生境条件而划分。 • 群丛组：片层结构相似，而且优势层片与次优势层片的 优势种工共优势种相同的植物群落联合。 • 亚群丛：反映群丛内部在区系成分、层片配置、动态变 化等方面出现的若干微细变化。
• 排序是一个几何问题，我们要把样方（实体）作为点在P维 种类（属性）空间排列，使得排列结果能客观地反映样方 间的相互关系，这种用属性（种或环境因子）来对实体进 行排序的过程叫做正排序（normal ordination）；如果反过 来用实体去排列属性则叫做逆排序（inverse ordination）。 • 排序常用来检验分类的结果，其方法是先用某一分类方法 对样方进行分类，比如用传统的定性方法或某一数量方法 进行分类，然后再在排序图上圈定群落的界限，这样可以 直观地看出各植被类型间的关系，以检验分类的合理性， 并且可以用排序轴所含的生态意义来帮助解释分类的结果。 正因如此，有些学者也将排序归入植被数量分类方法中。