树种多样性的空间测度方法技术

本发明专利技术公开了一种树种多样性的空间测度方法，在被调查的群落的多个树种中分别随机选取多株参照树及其４株最近相邻木为结构单元，计算该结构单元的混交度，并将该结构单元中的树种数与总株数的比值与混交度相乘，所得的值为该结构单元的树种空间状态；计算每个树种的多株参照构成的结构单元的树种空间状态的均值为该树种的平均空间状态；将多个树种的平均空间状态的集合，为被调查的群落的树种空间多样性指数。用该指数对被调查的群落的树种多样性进行描述，不受样地大小的影响，同时能够反映稀有种的影响，且能够正确表达出相同树种数量群落的树种空间隔离程度的高低顺序。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种群落多样性的测度方法，尤其涉及一种群落树种多样性的空间测度方法。
技术介绍
生物多样性研究是全球生态系统研究中一个非常重要的领域，如何保护生物多样性是当今生命科学中一个亟需解决的热点问题。生物多样性研究的首要前提是群落多样性的测度与评判，而物种多样性计算又是定量评价生物多样性现状和为其保护实践活动提供理论依据的重要工具。现有技术中，生物多样性是指生物及其与环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的综合。多样性指数都是把物种丰富度和均匀度结合起来的一个单一的统计量，无论多样性的信息度量、概率度量还是几何度量都是以不同的方式表达物种丰富度与均匀度的结合。常用的生物多样性测度指标有物种丰富度、Shannon-Wiener指数、Simpson指数、McIntosh指数和Fisher指数等，这些生物多样性指数和模型都是以物种个体为统计单位而提出的，各指数和模型都有其特点和适用的范围。上述的这些生物多样性测度指标都要受到样地大小的影响，不同的指数适用范围不同，同时很难反映出稀有种的影响，不能够正确表达出相同树种数量群落的树种空间隔离程度的高低顺序。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种树种多样性的空间测度方法，该方法不受样地大小的影响，同时能够反映稀有种的影响，且能够正确表达出相同树种数量群落的树种空间隔离程度的高低顺序。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：本专利技术的树种多样性的空间测度方法，其特征在于，包括首先，在被调查的群落的多个树种中分别随机选取多株参照树，并在每株参照树周围选取多株最近相邻木；-->然后，计算每株参照树与其周围的相邻木构成的结构单元的混交度，并将该结构单元中的树种数与总株数的比值与混交度相乘，所得的值为该结构单元的树种空间状态；之后，计算每个树种的多株参照构成的结构单元的树种空间状态的均值为该树种的平均空间状态；所述多个树种的平均空间状态的集合，为被调查的群落中树种多样性的空间测度，称为树种空间多样性指数。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，本专利技术所述的树种多样性的空间测度方法，由于将结构单元中的树种数与总株数的比值与混交度相乘，所得的值为该结构单元的树种空间状态，并计算每个树种的多株参照构成的结构单元的树种空间状态的均值为该树种的平均空间状态，将多个树种的平均空间状态的集合，为被调查的群落中树种多样性的空间测度，即树种空间多样性指数。用该指数对被调查的群落的树种多样性进行描述，不受样地大小的影响，同时能够反映稀有种的影响，且能够正确表达出相同树种数量群落的树种空间隔离程度的高低顺序。附图说明图1为本专利技术中模拟的混交林树种空间分布示意图；图2为本专利技术中多种指数随树种丰富度变化曲线对比图。具体实施方式本专利技术的树种多样性的空间测度方法，其较佳的具体实施方式是，首先，在被调查的群落的多个树种中分别随机选取多株参照树，并在每株参照树周围选取多株最近相邻木；然后，计算每株参照树与其周围的相邻木构成的结构单元的混交度，并将该结构单元中的树种数与总株数的比值与混交度相乘，所得的值为该结构单元的树种空间状态；之后，计算每个树种的多株参照树构成的结构单元的树种空间状态的均值为该树种的平均空间状态；被调查的群落的多个树种的平均空间状态的集合，为被调查的群落中树种多样性的空间测度，称为树种空间多样性指数。用该指数对被调查的群落的树种多样性进行描述，不受样地大小的影响，同时能够反映稀有种的影响，且能够正确表达出相同树种数量群落的树种空间隔离程度的高低顺序。-->本专利技术将林分中每株树(参照树)以及它的n株相邻最近木(相邻树)的空间关系定义为林分内最基本的空间结构分析单位。可以由参照树与其4株最近相邻木可以构成最佳空间结构单元。本专利技术对于参照树与其4株最近相邻木构成的结构单元中树种空间状态描述方式是，既考虑参照树与其4株最近邻木的树种异同，也考虑该结构单元中的树种数量。参照树与其邻木的树种关系可用树种混交度(Mi)表达，结构单元中的树种数以结构单元中的树种数(si)占组成该结构单元的全部5株树的比例表示。这里将结构单元中的参照树混交度与树种数的积定义为该结构单元的树种空间状态(Msi)，即：Msi=si5·Mi---(1)]]>公式(1)中的(Mi)就是参照树的树种混交度，它被定义为参照树i的4株最近相邻木中与参照树不属同种的个体所占的比例，用公式表示为：Mi=14Σj=i4vij---(2)]]>其中，公式(1)既反映了结构单元中的树种丰富度又体现了参照树的空间关系。显然，群落中所有结构单元的树种及其空间状态的均值就是对群落中平均树种空间状态(Ms)的表达，计算公式为：Ms=15NΣi=1N(Mi·si)---(3)]]>式中，N为群落的所有个体总数。Ms的数值在[0-1]之间。此式也是对树种分隔程度的表达。将(3)式按树种展开(分树种统计)即可得到各树种的平均空间状态(Mssp)：Mssp=15NspΣi=1Nsp(Mi·si)---(4)]]>式中，Nsp指树种为sp的个体数。树种空间多样性指数是把树种丰富度和均匀度结合起来的一个单一的统计量。无论多样性的信息度量、概率度量还是几何度量都是以不同的方式表达树种丰富度与均匀度的结合。-->本专利技术根据生物多样性的概念和多样性的可加性原理，以(4)式为基础建立了如下树种多样性空间测度公式，即树种空间多样性指数(Di)：Di=Mssp1+Mssp2+···+Mssps=Σsp=1s[15NspΣi=1Nsp(Mi·si)]---(5)]]>由(5)式可知，当群落由N个个体、N个树种组成，也就是说群落中每个树种个体就1株时，该群落的树种多样性达最大值，等于树种丰富度(S)即Di＝S；当群落仅由一个树种的N个个体组成时，该群落的树种多样性达最小值即Di＝0。Di与样地大小无关。(5)式是群落中所有树种的平均空间状态的集合，是群落中树种多样性的空间测度，故称其为树种空间多样性指数。具体实施例一：如图1所示，设计3组模拟数据，第i组和ii组为二个树种等分空间的情景，第iii组为三个树种等分空间的情景。i组和ii组的唯一区别就是株数不同，i组为64株，ii组为108株；ii组和iii组的总计算株数均为108株。各组中又分a、b、c、d四种情况，其中，a表示单株混交，b为双株混交，c为单行混交，d为双行混交。显然，i组和ii组的多样性应该一样；iii组的多样性比i组和ii组高；相同树种数量，树种空间隔离程度的高低依次为a＞b＞c＞d，通常而言，树种的空间隔离程度愈高，表明树种多样性愈大。如表1所示，列举了6种多样性指数对理论数据的计算结果。表1模拟数据的树种多样性  类型 S  H′  D  Dm  α  Di    i  (a)  (b)  (c)  (d) 2 2 2 2  0.693  0.693  0.693  0.693  0.500  0.500  0.500  0.500  0.335  0.335  0.335  0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种树种多样性的空间测度方法，其特征在于，包括　　　　首先，在被调查的群落的多个树种中分别随机选取多株参照树，并在每株参照树周围选取多株最近相邻木；　　　　然后，计算每株参照树与其周围的相邻木构成的结构单元的混交度，并将该结构单元中的树种数与总株数的比值与混交度相乘，所得的值为该结构单元的树种空间状态；　　　　之后，计算每个树种的多株参照构成的结构单元的树种空间状态的均值为该树种的平均空间状态；　　　　所述多个树种的平均空间状态的集合，为被调查的群落中树种多样性的空间测度，称为树种空间多样性指数。

【技术特征摘要】
1、一种树种多样性的空间测度方法，其特征在于，包括首先，在被调查的群落的多个树种中分别随机选取多株参照树，并在每株参照树周围选取多株最近相邻木；然后，计算每株参照树与其周围的相邻木构成的结构单元的混交度，并将该结构单元中的树种数与总株数的比值与混交度相乘，所得的值为该结构单元的树种空间状态；之后，计算每个树种的多株参照构成的结构单元的树种空间状态的均值为该树种的平均空间状态；所述多个树种的平均空间状态的集合，为被调查的群落中树种多样性的空间测度，称为树种空间多样性指数。2、根据权利要求1所述的树种多样性的空间测度方法，其特征在于，在所述参照树周围选取4株最近相邻木构成该参照树的结构单元，并通过公式Mi=14Σj=14vij]]>式中，计算该结构单元的混交度。3、根据权利要求2所述的树种多样性的空...

【专利技术属性】
技术研发人员：惠刚盈，赵中华，
申请(专利权)人：中国林业科学研究院林业研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]