Excel在计算群落生物多样性指数中的应用
第30卷第3期2009年6月
四川I林业科技
JournalofSichuanForestryScienceandTechnology
V01.30,No.3
Jun.,2009
Excel在计算群落生物多样性指数中的应用
陈俊华1,一,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,I四JII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:Excel;群落;重要值;生物多样性指数;函数中图分类号:5"718.54
文献标识码:A
文章编号:1003—5508(2009)03-0088—03
OnApplicationofExcelinCalculatingtheBiodiversity
IndexofCommunities
CHENJun.hual,2
(1.Chengdu
WENJi—fu3
University
WANGGuo.1ian93
Farm
XIANGCheng.hua2
0fFores叼,Che%,du643200,China)
LUOZong.shi2
610081;
ofTechnology,Chengdu
StateForest
610059;2.SichuanAcademy
3.The
ofFushunCounty,Fushun
Abstract:Inthispaper,thetwoimportantfunctionsofExcelwerefirstlypresentedforcalculatingthebiodiversityindex;Thenhow
to
calculateparameters
on
biodiversitywasdescribedbytheexampleinEx-
eel;Atlast,theadvantageofExcelwasindicatedinecologicalstatisticalevaluation.Keywords:Excel,communities,importanvalue,biodiversityindex,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
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。Ex-eel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H1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
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…。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
样性特征悼J。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
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
(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。
Microsoft
Excel是美国微软公司研制开发的用
度、相对显著度、重要值。
收稿13期:2009-01-19
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”(No:2006BAD03A05—4)
作者简介:陈俊华(1972一),男,工程师,博士生。主要从事计算机及“3s”技术在林业生态方面的应用研究。E—mail:chenjh_2005@yahoo.
O咖.ello
3期
陈俊华,等:Excel在计算群落生物多样性指数中的应用
89
相对密度=至高毳舞蔫等煞×-00%
相对频度=至喜鬈筹酱黥×・oo%(2)
(1)
相对显著度=丕毒笔案卷嘉巽嘉黥×
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Shannon-Wiener多样性指数、Pielou群落均匀度指数耶形和Simpson生态优势度C。
Shannon—Wiener多样性指数∥=一∑PflnPi
(5)
Pielou群落均匀度指数Jsw=(一
∑PllnPi)/InS
(6)Simpson生态优势度C=∑(P/N)2
(7)
式中Ⅳ为取样中所有种类的重要值总值,P。为
第i种的相对重要值,S为样地的物种总数。
Excel中用于计算生物多样性指数的函数
介绍‘4】
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(100kup—value,table—array,Lookup_value为需要在数组第一列中查找的数Table—array为需要在其中查找数据的数据表。如果range—lookup为TRUE,贝0table—array的o、一Z、FALSE、TRUE;否则,函数VLOOKUP不如果range—lookup为FALSE,table—array不必“升序”,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—hum为table—array中待返回的匹配值的列序号。Col—index_num为l时,返回table_ar-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—nuln小于l,函数VLOOKUP返回错误值值#VAL广UE!;如果col—index—rlum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VLOOK—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VLOOK—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—val・Re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
1ⅦE。
(2)语法:TYPE(value)
Value可以为任意MicrosoftExcel数值,如数字、文本以及逻辑值等等(表1)。
表1
咖的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
①当使用能接受不同类型数据的函数(例如函数ARGUMENT和函数INPUT)时,函数们旧E十分
有用。可以使用函数TYPE来查找函数或公式所返
2
2.1
eol_index_num,range..100kup)
值。Lookup_value可以为数值、引用或文本字符串。
可以使用对区域或区域名称的引用,例如数据库或列表。
第一列中的数值必须按升序排列...・、一2、一l、0、1、
2,o
能返回正确的数值。
进行排序。通过在“数据”菜单中的“排序”中选择
四川林业科技30卷
回的数据是何种类型。
②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H1或Excel中的相关帮助。
F3
A
B
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‘61。为节约篇幅,只取3个样地作为计算(如图1)。
且=IF(TYPE(VLOOKUP(E3,¥AS3:¥B¥44,l,FALSE))=2,l。0)
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
MNo
种名
●23456789
样地号胸径胸高断面积统计种名譬蓊挚蓄蓊挚蓄蓊学频度
桂.0l桂・0l桂.0l桂.0l桂-0l桂-0l桂-0l桂.0l桂.0I桂.0l桂一0l桂一0I桂一0l桂.0l桂.0l
3.815.6
63.533332.52.54685356.825.5
5913.28.3861711.511.81785.755.25.21511.113.3
I11.34桂花
191.13丝色柳028.27杜鹃l9.62中华槭0
10010l000l
000l0l00
ll0lll1001l0000000
1.00000.33330.33330.66670.33331.00000.66670.3333033330.66670.33330.33330.33330.33330.33330.33330.33330.3333
巴山榧
白桦白桦
株数器呵襄相对额度相对密度萱著篓
7214135
7594.7032620211.85738.322222.43
98.37243.86219.41101.6834.07
I1l1ll1
716.3l510.7l314.16277.5975.439.620.79H’2.2773
12448412844844444444C0.1911
55.3810.7710.003.853.852.3l2.3l1.541.541.541.540.770.770.770.770.770.770.77
53.672.3l1.505.223.2l15.7lo.701.721.550.720.245.063.6l2.221.960.530.070.0l
)454.24
重要值
212171517ll301l77lO610877555
长叶溲琉
杜鹃杜鹃杜鹃杜鹃杜鹃杜鹃杜鹃杜鹃杜鹃杜鹃杜鹃杜鹃杜鹃高山柏桂花桂花桂花桂花
7.07山桠乌药0
7.07
巴lII榧
lll
1
7.07猫儿蒯7.07柳
4.9l
:
::
’
l自榫
4.9l宝兴株木012.57水蜡028.27铁杉ll50.27高山柏
19.63领存木07.07西南樱桃l
桂.0t
桂.0l
桂.0l桂-叭桂.0l桂一0l桂.0l桂一0l桂.01桂.0l桂.01桂.0l桂-0l桂-0l桂一0I桂-0l桂.0l桂-0l桂-0l桂.0l桂・0l
19.63卵叶钓樟036.32长Ⅱf溲疏l510.7l深裂五角槭l
19.6336.32136.8554.1150.2728.27226.98103.87109.63226.9850.2725.5219632I.2421.24176.7l96.77138.93153.94
Pf
Ln(P1)P12
0.00320.00270.00320.00140.01000.00130.00060.00060.00120.00040.00ll0.00080.00050.00050.00030.00030.0003
只xLn(Pf)物种数s
18
JSW
0.7879
0.4035.0.90750.16280.0569-2.86620.0517.2.963l0.0569・2.86680.0369-3.30080.1000—2.302l0.0367—3.30560.0242—3.72ll0.0236-3.74520.0342—3.37580.0193-3.94950.0328-3.4l820.0279—3.578l0.0233.3.75940.0224-3.79710.0177—4.03560.016l一4.12740.0158—4.1404
—0.3662.0.1631-0.1531—0.163l—0.1216-0.2303-0.1212・0.0901・0.0885.0.1154.0.076l-0.1120—0.0999-0.0876.0.0852—0.0713-0.0666-0.0659
桂花
桂花桂花
桂花桂花桂花拄花桂花桂花桂花桂花桂花挂花
桂花
。毪・殳1..1鼻
柳shcctl
图l
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。l,FALSE))=2,l,0)”,意思是如果在A3~B44中出现了物种“桂花”,则为“l”,否则为“0”。这样就可
¥132,E3)”求出“桂花”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l(3单元格中键人“=SUMIF(¥A¥3:¥D¥132,E3,¥D¥3:¥D¥132)”求出“桂花”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。
以计算物种分别在样地1一样地3中是否出现。在
单元格13中输入“SUM(F3:H3)”即可求出物种“桂花”在大样方中的频度。按住鼠标左键不动,拉动F3一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单元格中键人“=COUNTIF(¥A¥3:¥A
(5)物种多样性指数的计算
(下转第60页)
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(上接第90页)
先算出i。具体算法为P;=重要值;/300。然后再算眈(Pi)、只2及物种数S。然后按公式(5)一公式(7)即可求出Shannon—Wiener多样性指数H’、Pielou群落均匀度指数JSW以及Simpson生态优势度C。求出结果见表l。
计算。数据在两个程序之间互相调用后不需再进行
校对。Excel中的数据也可直接复制到SPSS或其他统计软件中去,这样既减少了工作量,也减少了数据出错的机会。再次,Excel具有许多非常有用的函数,利用函数的嵌套可以起到意想不到的结果。懂得编程的读者还可利用其自身带的编程高级语言VBA进行编程计算。总之,Excel在林业生态研究
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
进行统计分析时非常有用,笔者就用Excel完成了
生态位相关指数的计算模板以及层次分析法(AHP)、物元分析法等统计方法的模板设计。参考文献:
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心口
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wo耐具有很好的兼容性,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Word中的表格数据同样可直接粘贴到Excel工作簿中进行
一
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口1J刘雨芳.EXCEL在群落生物多样性参数计算中的应用[J].湘
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Excel在计算群落生物多样性指数中的应用
作者:作者单位:
陈俊华, 文吉富, 王国良, 向成华, 骆宗诗, CHEN Jun-hua, WEN Ji-fu, WANG Guo-liang , XIANG Cheng-hua, LUO Zong-shi
陈俊华,CHEN Jun-hua(成都理工大学,四川,成都,610059;四川省林业科学研究院,四川,成都,610081) , 文吉富,王国良,WEN Ji-fu,WANG Guo-liang(富顺县国营林场,四川,富顺,64300) , 向成华,骆宗诗,XIANG Cheng-hua,LUO Zong-shi(四川省林业科学研究院,四川,成都,610081)
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