精品word学习资料可编辑第十一章 空间格局分析第一节 概 述名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑|精.|品.|可.|编.|辑.|学.|习.|资.|料.一 ，基本概念植物种，植物群落与植被景观在空间得分布都有自己得规律性 ,这种规律性就就是广义分布格局 (extensive pattern)；广义分布格局范畴很广 ,小到一个低等植物 (菌，地衣等 )在一块岩石或一个树干上得分布 ,大到整个世界植被得分布规律； 大格局属于地理学范畴 ,中度格局可以用排序与分类得方法争辩； 本章主要指小范畴得格局 ,即狭 义格局 (intensive pattern) ；一个植物种在一个群落中得分布有随机分布 (random distribution) 与非随机分布 (non-random distribution) ；非随机分布叫做种群得分布格局(pattern), 即狭义格局；非随机分布包括集群分布 (contagious distribution) 与均匀分布(regular distribution) ；但在自然群落中 ,后者很少见 ,所以这里说得种群格局主要指集群分布；种群集群分布就是植物群落斑块与植被景观斑块得基础 ,因此 ,种群分布格局与群落格局与景观格局就是亲热相关得；一个植物种得分布可以用三种特点加以描述 , 即格局规模 (scale) ，格局强度(intensity) 与格局纹理 (grain) ；格局规模就是指种得一个斑块 (patch) 与一个斑块间隙(gap)之与得平均长度 ,它等于一个斑块得中心到另一个相邻斑块中心得距离 ,或者一个斑块间隙得中心到另一个斑块间隙中心得距离；对一个种群来讲 ,它可以有不同大小得斑块 ,因而就有不同大小得规模； 格局强度指某一规模下 ,斑块与斑块间隙得密度 差异程度； 在一个群落中 ,一个种得斑块就是它得个体集中分布之地 ,而它得斑块间隙 , 多数情形下仍含有该种少数个体；假如一个种得斑块间隙完全不含该种个体 ,这种格局就叫做完全格局 (perfect pattern)；在自然群落中 ,完全格局较少见；格局纹理就是指斑块与间隙得大小 ,一般以同一规模下得平均直径表示； 纹理不同于规模 ,由于规模包括一个斑块与它得间隙 ,而纹理就分别包括斑块大小与斑块间隙得大小；斑块较大 格局叫粗纹理 (crude grain), 斑块较小得格局叫细纹理 (fine grain) ；争辩格局规模，强度与纹理得科学叫做格局分析 (pattern analysis)；格局分析过程就就是用数学方法确定格局规模，强度与纹理 ,它得分析结果一般用格局分析图表示；该图得横坐标一般 为区组大小 ,纵坐标可以就是均方或方差 ,用以确定格局规模 ;也可以就是其它指标来确定格局强度或纹理 (见后述 )；图上峰值所对应得区组代表着格局规模 (或强度或纹理)得大小；名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑二，格局分析得目得与意义对群落中各个种得格局分析就是争辩群落内部镶嵌结构得重要方法；由于一个种斑块得形成，变化都影响着整个群落结构得变化；对优势种来说更就是如此；在格局分析争辩得早期 ,一般均以群落优势种为主要争辩对象 ,随着植被科学得进展 ,研名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑|精.|品.|可.|编.|辑.|学.|习.|资.|料.究得深度与精度要求越来越高 ,格局分析逐步从单个种群格局分析到多个种群格局分析再到群落格局分析 ,现在又与植被景观格局相联系；这一过程就是与数量科学得进展亲热相关得；群落格局分析就是争辩小群落与小群落间隙或群落斑块与群落斑 块间隙镶嵌结构得过程 ,而景观格局分析就就是争辩各种群落与生态系统在空间得分布，配置及其相互功能关系过程得科学；种群格局得形成 ,一方面准备于种自身得特性 ,另一方面就与群落环境亲热相关；群落环境包括生物因子与非生物因子；生物因子比如竞争；一般得讲 ,在群落优势种形成得斑块中 ,其她种就难以形成自己得斑块；这就是由于优势种具有较强得竞争力；非生物因子包括土壤因子，气候因子，地势因子等；在一个群落内部 ,格局一般与土壤因子有较大得关系； 在取样时 ,假如我们同时获得环境因子数据 ,可以用同样得方法进行环境格局分析 ,将种群格局或群落格局与环境因子格局进行比较 ,就可以揭示它们之间得生态关系；图 11，1 就就是用格局分析争辩草地群落生物量格局规模与四个土壤养分元素关系得例子；图 11，1 草地群落生物量格局规模与环境因子格局之间得关系(a) 生物量 ;(b) 土壤钾 ;(c) 钙;(d) 钠;(e) 镁得含量从图中可以明确得瞧出 ,群落生物量得第一个规模 (区组 =4)仅与 Na 元素相关 ,而其次规模 (区组 =16) 就与四个元素均有一样得峰；说明它们之间都有亲热得关系；因此可以说明 ,格局分析也就就是争辩种类，群落与环境之间相互关系得重要方法；名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑|精.|品.|可.|编.|辑.|学.|习.|资.|料.自从 Greig — Smith(1952) 制造了第一个植物种群格局规模分析方法以来 ,这方面得到了重大得进展；早期得方法多就是争辩格局规模得 ,到 70 岁月一些判定格局强度得方法显现；而格局纹理分析较为理想得方法就是近几年才显现得；在植物生态学中 ,格局规模得生态定义比较明确 ,有些学者认为只要格局规模争辩清楚 ,种群与群落得结构关系就已明白 ,没有必要进行格局强度与纹理分析；相应得格局分析方法大多都就是为争辩格局规模而设计得；在文献中 ,对格局规模进行争辩得论文也大大多 于对格局强度与纹理争辩得论文；对于植被景观格局争辩 ,就是 20 世纪 80 岁月后期才逐步进展起来 ,到 90 岁月 ,已形成一些特殊得方法 (张金屯等 2000) ；我国在此方面起步较晚 ,上世纪 80 岁月植物种群分布格局得争辩才得以进行；阳含熙得《种群格局》得非正式出版以及她对内蒙古草原群落水平格局得争辩工作 ,推动了该方面得争辩；随后 ,许多生态学者做了一些分布类型判定方面得争辩；张金 屯(1995) 在《植被数量生态学方法》 中较全面地介绍了国内外得格局争辩得方法与进展动态 ,开阔了生态学家得视野 ,促进了该领域得争辩；近年来 ,不少人进行了植被格局得争辩 ,主要就是实际应用争辩 ,也有一些方法争辩 , 比如 ,张金屯引入点格局分析(1998b), 马克明，祖元刚等 (1999) 在将分形理论运用于格局争辩等方面做了一些工作 ,将格局分析领域进一步拓宽；本章其次节简要介绍种群格局分布类型检验方法 ,第三节主要介绍格局规模得争辩方法 ,同时 ,表达一些重要得格局强度与纹理分析方法； 对近几年来得争辩热点——小格局分析，点格局分析，二维格局分析，景观格局分析等 ,也给与表达；另外 , 为了使读者对空间格局分布争辩方法有一个较完整得明白 ,仍将介绍一种大规模格 局判定方法；其次节 种群分布类型得判定种群格局分析就是争辩种群分析格局得方法 ,而分布格局指得就是个体得非随机分布 ,所以 ,我们第一要判定一个种在群落中得分布类型；一，植物分布得类型及其模型植物种在空间得分布一般有三种类型 ,即随机分布 (random distribution), 均匀分布(regular distribution) 与集群分布 (aggregated distribution) ；它们反映了植物种得特点及环境特点；1. 随机分布随机分布指得就是植物种得个体在群落中任何地方显现得机会就是相等得；也就就是说在空间任何地方发觉该植物种个体得概率就是一样得；随机分布得数学模型就就是波阿松分布 (Poisson distribution), 即:(11，1)式中 p( x)表示含有 x 个个体得样方数得概率 ,m 为每个样方中得平均个体数 ,！为阶乘号；名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑需要留意得就是 ,随机分布必定符合波阿松分布 ,但符合波阿松分布得实际调查数据不愿定就是随机分布 ,仍要考虑取样，个体间得独立性等问题；2. 均匀分布均匀分布也称做规章分布 ,它就是指植物种得个体以等距得间隔在群落中显现 , 一般人工群落中有这种分布 ,但自然群落中很少见到这种分布类型得种 ,均匀分布得数学模型就是正二项分布 (positive binomial distribution):(11， 2)这里 q=1- p,n 为单个样方中可能显现得最大个体数 ,k 表示个体间得集合程度 ,由下式运算 :(11，3)m 为每个样方中得平均个体数 ,S2 就是方差；3.集群分布集群分布也叫成群分布 ,它指植物种得个体集中分布形成个体群，个体簇，个体斑块等得分布形式 ,在自然界中集群分布得种就是最多见得 ,集群分布得数学模型就是负二项分布 :名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑|精.|品.|可.|编.|辑.|学.|习.|资.|料.(11，4)(11，4)式中字母得含义同前；另外 ,仍有一种分布类型在植物种群中有时也可见到 , 就就是负二项分布(neqative binomial distribution), 它就是指植物种得个体集中成群 ,而个体群又呈规章分布得分布类型 ,该分布也叫嵌式分布 (mosaic distribution) ；它得数学模型同集群分布一样 ,也就是负二负分布 (11， 4 式)；二，格局分布类型得检验这里介绍几种主要得格局分布类型检验方法；这些方法都就是通过检验观测值 对波阿松 (poisson) 分布得偏离程度来实现得；波阿松分布假定个体分布就是随机得；所以我们假设某个种得分布符合波阿松分布； 通过分析检验 ,假如这一假设成立 ,就个体分布就是随机得 ;假如假设被推翻 ,就就是非随机得——集群分布或均匀分布；格局分布类型得检验都就是以一组样方观测值为基础得 ,我们这里给出一组虚拟数据以便于以下得分析运算；假定我们在某一植物群落中设一由小样方组成得样带,共有 200 个小样方 ,在每一个小样方中记录某个种得个体数 ,得到原始数据 ,然后依原始数据统计不同个体数得样方频率 ,得表 11，1；1，方差均值比方差均值比也叫偏离系数 (Blackman 1942) ；假定以 V 代表方差 (Variance), 代表平均值 ,方差 /均值比为 V/；该比值得含义就是 ,假如 V/＝ 1,就个体分布符合波阿松分布 , 就是随机分布 ;假如 V/＞ 1,就个体分布趋向于集群分布 ;如 V/＜ 1,就趋向于均匀分布；该值得显著性可以用 t 检验；方差 /均值比可以直接运算 :名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑(11，5)(11， 6)个体数频数(样方数 )表 11，1 不同。