Excel在计算群落生物多样性指数中的应用.pdf
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第 30卷 第 3期四 川 林 业 科 技 Vo1 30 No 3 2009年6月Journal ofSichuan ForestryScience andTechnology Jun 2009 收稿日期 2009201219 基金项目 国家林业科技支撑项目 四川盆地低山丘陵区农林复合系统可持续经营技术研究0 No 2006BAD03A05 4 作者简介 陈俊华 19722 男 工程师 博士生 主要从事计算机及 3S0技术在林业生态方面的应用研究 E mai l chenjh 2005 yahoo co m cn Excel在计算群落生物多样性指数中的应用 陈俊华 1 2 文吉富3 王国良3 向成华2 骆宗诗2 1 成都理工大学 四川 成都 610059 2 四川省林业科学研究院 四川 成都 610081 3 富顺县国营林场 四川 富顺 64300 摘 要 本文首先介绍了在 Excel中用于计算生物多样性指数的两个重要函数 然后举实例介绍了在 Excel中如何 计算生物多样性指数 最后指出了 Excel在生态学统计计算中的优越性 关键词 Exce l群落 重要值 生物多样性指数 函数 中图分类号 S718154 文献标识码 A 文章编号 1003 5508 2009 03 0088 03 On Application of Excel in Calculating the Biodiversity Index of Communities CHEN Jun2hua 1 2 WEN Ji2fu3 WANG Guo2liang3 XI ANG Cheng2hua2 LUO Zong2shi2 1 ChengduUniversity ofTechnology Chengdu 610059 2 Sichuan Academy ofForestry Chengdu 610081 3 The State Forest Far m ofFushun County Fushun 643200 China Abstract In this paper the two i mportant functions of Excel were firstly presented for calculating the biodiversity index Then ho w to calculate parameters on biodiversitywas described by the exa mple in Ex2 ce l At las t the advantage ofExcelwas indicated in ecological statistical evaluation K ey words Exce l co mmunities i mportan value biodiversity index function 生物多样性 Biodiversity 是指生命有机体及其 赖以生存的生态综合体的多样化和变异性 具体 讲 生物多样性既是指生命形式的多样化 也包括生 命形式之间 生命形式与环境之间相互作用的多样 性 还应涉及到生物群落 生态系统 生境 生态过程 等的复杂性 生物多样性通常有 3个层次 遗传多 样性 物种多样性和生态系统多样性 1 而在其生 物多样性研究中 常用多样性指数来表征群落的多 样性特征 2 这时常需要对大量采样数据进行计 算和分析 尤其是计算物种的频度时 看似简单的公 式 计算起来却非常繁琐 当然可以用高级语言 如 VB VC 等编制计算程序 但对编程语言不熟悉 的人来说是一件棘手的事情 M icrosoft Excel是美国微软公司研制开发的用 于个人财务分析与规划 公司营运管理与目标设定 和薪水管理等的一个出色的电子表格软件 它具有 友好的界面 强大的数据计算与统计分析功能 Ex2 cel进行数据计算与统计分析的一个显著特点是 它 可以进行公式编辑和插人函数 而且具有连环链锁 计算能力 3 Excel中的函数 4 非常有用 有些函 数组合起来可以说奥妙无穷 能起到意想不到的结 果 下面笔者就详细介绍在 Excel中如何计算生物 多样性指数 以此与读者分享 1 生物多样性指数的计算公式 5 1 种群的数量特征 相对密度 多度 相对频 度 相对显著度 重要值 相对密度 某物种的个体数 全部物种的个体数之和 100 1 相对频度 某物种的频度 全部物种的频度之和 100 2 相对显著度 某物种的胸高断面积 全部物种的胸高断面积之和 100 3 重要值 相对密度 相对频度 相对显著 度 3 4 2 生物多样性指数 最常用的生物多样性指数有 Shannon2 Wiener多 样性指数 P ielou群落均匀度指数 JSW和 Simpson生 态优势度 C Shannon2 Wiener多样性指数 H c E PilnPi 5 P ielou 群 落 均 匀 度 指 数Jsw EPiln Pi lnS 6 Si mpson生态优势度 C E Pi N 2 7 式中N 为取样中所有种类的重要值总值 Pi为 第 i种的相对重要值 S为样地的物种总数 2 Excel中用于计算生物多样性指数的函数 介绍 4 2 1 VLOOKUP 函数介绍 1 功能 在表格或数值数组的首列查找指定的数值 并 由此返回表格或数组当前行中指定列处的数值 VLOOKUP中的 V代表垂直 2 语法 VLOOKUP lookup value table array col index num range lookup Lookup value为需要在数组第一列中查找的数 值 Lookup value可以为数值 引用或文本字符串 Table array为需要在其中查找数据的数据表 可以使用对区域或区域名称的引用 例如数据库或 列表 如果 range lookup为 TRUE 则 table array的 第一列中的数值必须按升序排列 2 1 0 1 2 Z FALSE TRUE 否则 函数 VLOOKUP 不 能返回正确的数值 如果 range lookup为 FALSE table array不必 进行排序 通过在 数据 0菜单中的 排序 0中选择 升序0 可将数值按升序排列 Table array的第一列中的数值可以为文本 数 字或逻辑值 文本不区分大小写 Col index num为 table array中待返回的匹配 值的列序号 Col index num为 1时 返回 table ar2 ray第一列中的数值 col index num为 2 返回 table array第二列中的数值 以此类推 如果 col index num小于 1 函数 VLOOKUP 返回错误值值 VAL2 UE 如果 col index num 大于 table array的列数 函数 VLOOKUP返回错误值 REF Range lookup为一逻辑值 指明函数 VLOOK2 UP 返回时 是精确匹配还是近似匹 配 如果为 TRUE或省略 则返回近似匹配值 也就是说 如果 找不到精确匹配值 则返回小于 lookup value的最 大数值 如果 range value为 FALSE 函数 VLOOK2 UP 将返回精确匹配值 如果找不到 则返回错误值 N A 3 说明 如果函数 VLOOKUP 找不到lookup value 且 range lookup为 TRUE 则使用小于等于 lookup val2 ue的最大值 如果 lookup value小于 table array第 一列中的最小数值 函数 VLOOKUP 返回错误值 N A 如果函数 VLOOKUP 找不到 lookup value且 range lookup 为 FALSE 函数 VLOOKUP 返回错误 值 N A 2 2 TYPE 函数介绍 1 功能 返回数值的类型 当某一个函数的计算结果取 决于特定单元格中数值的类型时 可使用函数 TYPE 2 语法 TYPE value Value可以为任意 Microsoft Excel 数值 如数 字 文本以及逻辑值等等 表 1 表 1TYPE的 Value值及返回值 value值返回值 数字1 文本2 逻辑值4 误差值16 数组64 3 说明 当使用能接受不同类型数据的函数 例如函 数 ARGUMENT和函数 I NPUT 时 函数 TYPE十分 有用 可以使用函数 TYPE 来查找函数或公式所返 89 3期陈俊华 等 Excel在计算群落生物多样性指数中的应用 回的数据是何种类型 可以使用 TYPE来确定单元格中是否含有公 式 TYPE仅确定结果 显示或值的类型 如果某 个值是一个单元格引用 它所引用的另一个单元格 中含有公式 则 TYPE将返回此公式结果值的类型 此外 在 Excel计算生物多样性计算中还需两 个函数即 SUMIF 和 COUNTIF 具体用法可见 参考文献 4 或 Excel中的相关帮助 3 Excel中用于计算生物多样性指数的实例 介绍 下面以实例介绍在 Excel中如何计算多样性指 数 采样数据地点在四川省宝兴县东拉山 群落为 野桂花群落 见参考文献 6 为节约篇幅 只取 3个 样地作为计算 如图 1 图 1 用 Excel计算生物多样性例子 1 频度及相对频度的计算 如图 1 在 Excel表格的 F3单元格中输入 IF TYPE VLOOKUP E3 A 3 B 44 1 FALSE 2 1 0 0 意思是如果在 A3 B44中出 现了物种 桂花0 则为 10 否则为 00 这样就可 以计算物种分别在样地 1 样地 3中是否出现 在 单元格 I3中输入 S UM F3 H3 0即可求出物种 桂 花 0在大样方中的频度 按住鼠标左键不动 拉动 F3 F20便可求出所有物种的频度 然后按公式 2 即可求出物种的相对频度 2 密度 株数 及相对密度的计算 在 J3单元格中键入 COUNTIF A 3 A 132 E3 0求出 桂花0在大样方中的株数 同理可 求出所有物种的相对密度 按公式 1 可求出物种 的相对密度 3 相对显著度的计算 在 K3单元格中键入 SUMIF A 3 D 132 E3 D 3 D 132 0求出 桂花 0在大样 方中的胸高断面积之和 按公式 3 可求出物种的 相对显著度 4 重要值的计算 按公式 4 计算出各物种的重要值 5 物种多样性指数的计算 下转第 60页 90 四 川 林 业 科 技30卷 eds The Science ofAllelopathy C New York John W iley 1986 23 42 4 曾任森 李篷为 窿缘桉和尾叶桉的化感作用研究 J 华南农 业大学学报 1997 18 1 6 10 5 陈秋波 桉树人工林生物多样性研究进展 J 热带作物学报 2001 22 4 82 90 6 区卫民 廖建良 高丽霞 等 尾叶按叶片水提液对小麦生长的 影响 J 中国农学通报 2005 21 11 169 170 196 7 李志辉 罗 平 SPSS f orW indo ws统计分析教程第二版 M 电子工业出版社 2005 8 荣廷昭 李晚忱 田间试验与统计分析 M 四川大学出版社 2001 9 曾任森 化感作用研究中的生物测定方法综述 J 应用生态 学报 1999 10 1 123 126 10 骆世明 林象联 华南农区典型植物的他感作用研究 J 生 态科学 1995 2 114 127 11 翁启杰 郑海水 黄世能 等 桉树薪炭林混交试验 尾叶桉 和大叶相思或肯氏相思混交试验 J 林业科技通讯 1994 12 13 15 12 林清锦 黑荆树巨尾桉混交造林与效益分析 J 福建林业科 技 1999 26 2 44 48 13 周 蛟 张兆国 玉溪大栗园人工混交林混交模型初步研究 J 云南林业科技 2000 3 9 11 14 冯慰冬 董玉山 植物的化感作用及其在林业生态建设中的 效应 J 内蒙古林业科技 2003 2 18 20 15 Ashton D H W illisE J Antagonis ms in the regeneration ofEuca2 lyptus regnans in the mature f orest M The plant community as a workingmechanism Oxford Blackwell Scientific Publications UK 1982 113 128 16 Blaise D Tyagi P C Khola O P S Effects of Eucalyptus on wheat maize and cowpea J Allelopathy Journa l 1997 4 2 341 344 17 Shivanna Lokesha R Prasanna K T Allelopathic effects ofEuca2 lyptus an assessment on the response ofagricultural crops J Myf orest 1992 28 1 131 137 上接第 90页 先算出 i 具体算法为 Pi 重要值i 300 然后 再算 Ln Pi Pi 2 及物种数 S 然后按公式 5 公 式 7 即可求出 Shannon2 W iener多样性指数 Hc P ielou群落均匀度指数 JS W 以及 Si mpson生态优势 度 C 求出结果见表 1 4 结论及讨论 在进行群落生态学研究时 常需完成大量的数 据统计分析处理 Excel作为电子表格软件 具有许 多优点 首先 只需将原始采样数据一次性输人工 作簿 将相关公式或函数输入相应单元格 所需结果 就能一次到位全部计算完毕并显示在相应位置 而 且由于 Excel具有强大的连环链锁计算能力 修改 数据非常方便 只要变动任何一个原始数据 其后 相关的所有计算结果都会自动地进行修正 不必重 新计算或检查 因此 只要校对 Excel工作簿中原始 数据 就完成了所有的校对工作 极省时方便 其 次 Excel与 W ord具有很好的兼容性 两个程序中 的表格与数据可互相调用 Excel中的表格可直接粘 贴到 Word中去 形成 Word格式的表格 而 W ord中 的表格数据同样可直接
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