Shannon-Wiener多样性指数两种计算方法的比较研究

在应用群落多样性指数评价调查海域群落物种多样性或进行海域生态环境评价时,常用基于样方数据(方法 1)或基于区域混合样数据(方法 2)2种方法计算Shannon-Wiener多样性指数。为了比较哪种方法所得结果能更好地反映调查海域群落多样性状况,并且分析多样性指数与样本含量的关系,本实验根据2009年胶州湾潮滩湿地大型底栖动物季度调查数据,应用再抽样模拟方法对2种多样性指数计算方法进行了比较研究。结果表明,对于相同样本含量,基于样方数据计算的Shannon-Wiener多样性指数值小于基于区域混合样数据计算的结果。方法 1所计算的群落多样性指数与样本含量无关;而方法 2计算的多样性指数值随样本含量的增加而增加,并在样本含量为20时接近"真值"并趋于稳定,其相对估计误差(REE)和相对偏差(RB)较小,表明样本含量影响方法 2的多样性指数的计算。在评价调查海域群落物种多样性或进行海域生态环境评价时,应该使用基于区域混合样数据的计算方法,并保证足够的样本含量,才能客观地反映海域群落生物多样性现状。

基于Shannon-Wiener指数的中国森林物种多样性保育价值评估方法

针对森林物种多样性保育价值评估尚缺乏逻辑推理方法的现状,提出了更为客观合理的Shannon-Wiener指数评估法。此方法通过森林生态系统的Shannon-Wiener多样性指数和林分面积,计算其物种多样性保育价值。基于此方法,利用第六次全国森林资源连续清查数据和来自中国森林生态系统定位研究网络(CFERN)所属生态站的数万个观测数据,对中国森林物种多样性保育价值进行了计算。结果表明,黑龙江和云南两省生物物种保育总价值在全国名列前茅,海南省尽管单价最高,但森林面积较小,其总价值较低。广大西北以及华北地区森林平均单位面积价值和总价值普遍较低。将全国39种林分类型归为如下几类:单价高总量少型、单价高总量大型、单价低总量少型、单价低总量大型和中间类型,针对不同的类群采取不同的保护政策,有利于推动生物多样性保护工作。与目前流行的支付意愿法(WTP)相比,Shannon-Wiener指数评估法的优越性在于:以生态系统的自然属性为基础,每个指标都具有明确的意义,评价结果更接近理论认识,且结果之间可比性强。

电针对慢性应激抑郁大鼠行为学和肠道微生物每孔颜色平均变化率、Shannon-Wiener多样性指数的影响

目的观察电针对慢性应激抑郁大鼠行为学和肠道菌群每孔颜色平均变化率(Average well color development,AWCD)、Shannon-Wiener多样性指数的影响,探讨电针治疗抑郁症的作用机制。方法将60只SD大鼠随机分为正常组、模型组、调神畅情组和普通电针组,建立温和不可预见性应激抑郁模型,造模成功后予不同干预方法,观察各组大鼠行为学及肠道微生物AWCD、Shannon-Wiener多样性指数的变化。结果与正常组比较,模型组大鼠呈抑郁样表现,AWCD、Shannon-Wiener多样性指数均显著降低。与模型组比较,调神畅情组和普通电针组大鼠抑郁样症状明显改善,AWCD、Shannon-Wiener多样性指数均明显升高。结论电针能够改善慢性应激抑郁大鼠行为学表现,并提高其肠道微生物群落AWCD和Shannon-Wiener多样性指数,这可能是电针治疗抑郁症的作用机制之一。

基于Shannon-Wiener指数的艾丁湖流域植被分布及物种多样性研究

采用植被样地调查,应用植被种类、数量及长势统计结果计算流域尺度及单个样地的ShannonWiener指数,结合样地浅井采集的土壤易溶盐样、重量含水率样测试结果,初步建立了艾丁湖流域荒漠区及湖畔区天然植被群落盖度、物种空间分布与土壤含水率、含盐量之间的关系,对比分析了艾丁湖流域荒漠区及湖畔区不同生境条件下的物种多样性特征。研究表明:(1)研究区内共统计到天然植物19种,其中疏叶骆驼刺分布最为广泛,芦苇次之;(2)流域尺度植被物种香农多样性指数为1.39,香农均衡度指数为0.47,物种较少,均衡度差;(3)因地势、地下水、土壤理化性状和气象的差异,荒漠区和湖畔区植被分布在群落结构和物种组成上差异明显,表现为多样性和均衡度变化的不一致性。

基于Shannon-Wiener指数的三明市森林生物多样性评价

参考LY/T 1721—2008森林生态系统服务功能评估规范,以2006年三明市森林资源二类调查数据为基础,采用Shannon-Wiener指数计算三明市森林生物多样性保护价值。结果表明:三明市森林生物多样性保护价值为396.80亿元,单位森林面积生物多样性保护价值为2.28万元·hm-2,森林生物多样性保护价值占到福建省的20.58%,单位森林面积生物多样性保护价值略高于福建省平均水平(2.11万元·hm-2),高于全国平均水平(1.40万元·hm-2)。

一套适用于评价漓江水质的底栖动物多样性指数

漓江是全球15条最美河流之一,孕育着较高的水生生物多样性。本研究构建一套适用于漓江的底栖动物多样性指数,并利用该指数对漓江生态健康状况进行评价,旨在为漓江水生态保护提供重要基础支撑。利用2021—2022年漓江底栖动物物种数和水环境数据,采用主成分分析方法研究水环境化学参数与底栖动物物种间的相关性,提出一套基于底栖动物属级分类水平的漓江BI指数(LJBI指数)。以25%分位数、50%分位数和75%分位数为分割点,将LJBI指数值分为4个等级,分别代表漓江水环境的优秀、良好、中等和一般。研究结果显示,在漓江分布的底栖动物以中度污染耐受物种为主,而适应于水质较为清洁的物种,例如孔龙虱属、宽肩蝽属、细属等仅分布于上游溪流中,因此对于上游及支流溪流的保护尤其重要。从水环境健康来看,漓江上游水生态状况较好,例如青狮潭、高寨、华江乡等采样点被评价为优秀;漓江下游受人类活动影响,水生态相对变化较大,例如净瓶山段受修桥影响,水体浑浊,LJBI指数评价该采样点的水生态为一般。将该指数与其他常用底栖动物多样性指数比较,其优点体现在:①不受物种个体数量的影响;②对于使用者来说,操作简单、计算方便,能够较快得出结论;③便于在漓江流域推广和科普宣传,有利于调动全员参与漓江生态保护。

基于DPSIR模型的县域生物多样性综合评估——以江苏省生物多样性本底调查试点县域为例

目前考虑生物多样性的多维评估及其变化的多驱动因素和长期动态模拟预测等研究相对缺乏。鉴于系统性和多层次分析等优点,“驱动力—压力—状态—影响—响应”(DPSIR)框架模型是当前国际上重要的生物多样性综合评估方法。然而,由于数据不足,县域层面的指标构建及赋权仍面临挑战。以2017—2019年江苏省21个生物多样性本底调查试点县域的生物、社会、经济发展、环境等数据为研究对象,探讨适合县域生物多样性评估的DPSIR模型的指标构建和赋权。研究记录了4324个物种(不包括浮游植物和浮游动物),其中陆生维管植物最多(1817种),两栖动物最少(17种)。宜溧山区、滨海湿地和宁镇山脉的6个区县的DPSIR综合指数值要高于其他县域。模型5个因子的权重值依次为:影响、状态、响应、驱动力和压力。模型识别出的5个高权重指标依次为自然保护区面积比、底栖动物物种数、森林面积比、湿地面积比、城镇化率。上述结果表明,保护森林与湿地生境、控制外来入侵物种和减轻城镇化影响是江苏省生物多样性保护未来工作的重点。研究结果为我国县域生物多样性科学评估、保护和管理工作提供了方法参考。

邻近木多样性与竞争对天然云冷杉林树木生长的影响

【目的】探究天然云冷杉林邻近木多样性、竞争强度对林木生长的影响,为云冷杉林结构化经营和管理提供科学依据。【方法】选取长白山天然云冷杉林2015、2018年两期固定样地调查数据,基于结构方程模型分析邻近木多样性、竞争与树木生长的关系。【结果】(1)研究区内天然云冷杉林的邻近木树种、径阶、树高多样性指数均集中在1.04处,3个多样性指数整体上分布均匀,树种混交度高,林分结构复杂。(2)结构方程模型中,树种、径阶、树高3个邻近木多样性指数和竞争指数对材积生长量的总影响系数分别为-0.001、0.166、0.073和-0.489,结果表明竞争是影响林木生长的关键因素。(3)径阶和树高多样性的增加对生长量均为正面影响,其中径阶多样性为直接影响,树高多样性为间接影响;树种多样性表现为直接的负面影响与间接的正面影响,总体为负面影响;此外,树种多样性的提高可以减少林木间的竞争强度,树高多样性的提高可能会导致林分结构的分化,进而促进林分中林木个体的生长。(4)研究区内林木的生长压力可能多来自于同径级林木,小径级林木生长状况较差且竞争压力较大,大中径级林木与之相反。【结论】择伐同径级或相近径级林木,同时提高林分内的径阶、树高多样性水平,可以降低林木竞争水平,促进林木个体生长,进而提高云冷杉林林分生产力。

南昌师范学院昌北校区鸟类多样性研究

2021年3月—2022年2月采用样点法对南昌师范学院昌北校区进行全年鸟类调查,共调查到校园鸟类5目19科32种,其中雀形目鸟类种数最多(26种)。珠颈斑鸠(Spilopelia chinensis)、白头鹎(Pycnonotus sinensis)、乌鸫(Turdus mandarinus)、八哥(Acridotheres cristatellus)和金翅雀(Chloris sinica)5种鸟类是全年全校园鸟类群落的优势种。从居留型看,留鸟23种,占总物种数的71.9%;冬候鸟7种,占总物种数的21.9%;夏候鸟1种,占总物种数的3.1%;旅鸟1种,占总物种数的3.1%。不同生境空间鸟类群落Shannon-Wiener指数和Margalef指数大小顺序均为荒野区>林木区>草地区>建筑区>水域区,Pielou指数大小顺序均为林木区>水域区>荒野区>草地区>建筑区。不同季节鸟类群落Shannon-Wiener指数和Margalef指数大小顺序为冬季>夏季>秋季>春季,Pielou指数大小顺序为秋季<冬季<春季<夏季。

北京东灵山地区植物群落多样性的研究Ⅱ丰富度、均匀度和物种多样性指数

本文以１２５块植物群落调查样地资料为基础，从不同类型、层次的丰富度、均匀度和物种多样性指数及其与海拔的关系等方面对东灵山地区植物群落多样性进行了分析。本区亚高山草甸植物群落多样性沿海拔梯度的变化规律是：物种丰富度和物种多样性指数随海拔升高而下降；物种均匀度则随海拔升高而增加。植物生长型与群落多样性指数的关系表现为“乔木层、灌木层物种丰富度指数相近且明显低于草本层；灌木层和草本层的均匀度指数相近，群落间变异幅度较小，乔本层则变异幅度很大；物种多样性指教则表现出草本层＞乔本层＞灌木层的规律。物种盖度和地上生物量作为测度指标计算群落多样性所得结果相近，且优于以株数作为测度指际计算的结果。

珠江口海域污染的水质综合污染指数和生物多样性指数评价

利用水质综合污染指数和生物多样性指数分别对珠江口海域2006年7月和2007年3月调查的数据进行污染程度评价,并讨论利用多样性指数评价的合理性。结果表明珠江口海域的污染等级处于中度污染至严重污染之间,其中利用水质化学因子进行综合评价的结果为严重污染,利用生物多样性指数进行评价的结果为轻中污染至重污染。本研究认为利用浮游动物多样性指数评价海域水质污染程度比利用浮游植物或底栖生物的多样性指数评价海域水质污染程度更加合理,但其评价标准仍有待更多的调查来验证和修正。同时,利用不同类群生物的多样性指数对海洋水质与生态环境质量进行评价有时会存在一定差异。因此在实际评价中不能单从一种指数结果就轻易下定论,结合理化监测结果,才能得到符合实际的结论。

小果油茶种实形态变异频率及其多样性指数分析

以采自小果油茶(Camellia meiocarpa Hu.)分布区的18个地理群体为材料,观测种实表观性状各项指标,分析种实形态变异频率及其多样性指数,结果表明:各种实性状表观数据分布大多数在平均值附近,形成高窄尖峭峰。18个地理群体及10个种实性状的多样性指数都较大,种实的不同数量性状的多样性指数位于2.472 6～3.000 8,而不同地理群体数量性状的多样性指数为2.543～2.839。果实质量性状多样性指数相对较小,其中果色为2.306 5、果型为2.181 6及种子为0.927 7,均略小于数量性状的多样性指数,说明数量性状变异程度高于质量性状。从不同地理群体的多样性指数来看,它们相差不大,但仍存在一定的差异,P10(崇仁)最高(2.839),变异程度最大,P13(黎川)最低(2.543),变异程度最小,两者多样性指数相差0.296。其余群体的多样性指数大小位于群体P10和P13之间。小果油茶种实表观性状多样性指数大都与生态地理因子并不相关,影响小果油茶种实表观性状多样性指数高低的主要生态因子是E、N、H、Hy、Tl及Rfe。与生态因子相关的主要性状多样性指数为L'f/W'f、R's、W'ss、L's及W's。在3次趋势面分析中,W'f和L's和经纬度的拟合效果最好,达到显著和极显著水平。

西藏林芝县林芝云杉幼林更新与物种多样性指数研究

The article summarized the species diversity index and regeneration of young Linzhi spruce stand at Linzhi region in Tibet. It showed that the diversity index of the young Linzhi spruce stand community was high. The Simpson diversity index is 0.871, while the Shannon Wiener diversity index is 3.976. But the diversity index of arbor layer of young Linzhi spruce stand was lower. Its Simpson diversity index was 0.336,the Shannon wiener diversity index was 0.899. Linzhi spruce occupied 89% of the regeneration sapling.Its average basal diameter, average height was 3.5cm and 125cm respectively. The linzhi spruce regeneration sapling grew well. The authors suggest that local forestry bureau should carry on closing hill for afforestation in this area continually. At the same time, artificial regeneration measures should be taken to improve the young Linzhi spruces crown density.

应用Excel软件计算生物多样性指数

生物多样性指数是生物群落研究中的重要参数,广泛应用于海洋生态系统生物多样性的评价和研究。作者利用微软的电子表格软件Excel中的数组函数、条件函数及其他函数,提供了一种快速、简便、可靠的同时计算Shannon、Simpson、Berger-Parker、Margalef和Pielou均匀度指数等8种常用生物多样性指数的方法,应用开发的Excel文件——Biodixcel.xlsx,使用者只需在此文件列出的表格中一次性录入所要计算的原始数据即可在此表格中同时得到上述几个指数的计算结果,本方法为群落生物多样性的计算提供了一种简单、实用的工具。

鸟兽物种多样性测度的G-F指数方法

评价物种多样性是目前生物多样性研究中的一项紧迫任务。我们提出一种基于信息测度的ＧＦ指数公式，利用生物普查得到的鸟类和兽类名录计算一个地区的物种多样性。首先计算属间的多样性（Ｇ指数）和科间的多样性（Ｆ指数），然后，再利用Ｇ指数和Ｆ指数的比值进行标准化，得出ＧＦ指数。在这一指数体系中，Ｆ指数包括科中和科间的多样性。如果ＧＦ指数趋近１，则代表科间多样性的Ｆ指数下降，或者代表属多样性的Ｇ指数上升；否则ＧＦ指数趋近零或为负数。信息测度通常也用于生物群落的生态多样性。然而，ＧＦ指数与生态多样性不同。ＧＦ指数测定的一个地区一个生物类群中科属间的物种多样性，而生态多样性指数研究生物群落中物种组成及种间个体的多寡。利用ＧＦ指数研究评估生物多样性保护有如下优点：（１）ＧＦ指数提供了一种简捷有效的生物多样性保护评估方法，因为在许多地点已经进行过生物普查，编写了动物、植物名录；（２）ＧＦ指数是一种标准化指数，可以进行不同地区间生物多样性比较。在动物界，特别是无脊椎动物中，尚未鉴定的物种占多数，而鸟类和兽类中尚未鉴定的物种很少。我们应用鸟类和兽类名录计算了ＧＦ指数，选择了梵净山、大瑶山、伏牛山、凉水、北京—天津、?

鼎湖山季风常绿阔叶林物种多样性指数空间分布特征

生态学模式和生态学过程都具有尺度效应,研究取样尺度与物种多样性之间的关系,探索物种多样性空间分布的内在机制有助于更好地理解植物群落结构及其组织方式。作者研究了鼎湖山季风常绿阔叶林20ha样地中Simpson指数、Shannon-Weiner指数和Pielou均匀度指数在空间上的分布特征及其与取样尺度的关系,并采用方差和变异系数描述它们的空间变异特征。结果表明,这3种指数均表现出较强的区域性分布特征,且这种区域性特征与取样尺度有关。它们的方差随尺度的增加都表现出单峰分布的特征,在80m×100m尺度上达到最大值;而变异系数则随尺度的增加而减小,其中Shannon-Weiner指数和Pielou均匀度指数在<20m×25m尺度上,其变异系数急剧减小,之后则较为平缓。本研究结果表明在分析鼎湖山季风常绿阔叶林20ha样地物种多样性时应考虑尺度效应和取样区域。

不同干扰背景下景观指数与物种多样性的多尺度效应——以巩义市为例

以黄河中下游山地丘陵区的巩义市为研究区,采用典型样地法对灌草丛、人工林和农田边缘3种不同干扰背景下的自然、半自然生境内的植物进行调查。基于景观生态学原理,在地理信息系统技术支持下,借助于Fragstatta3.3软件,以调查样地为中心,计算了150、250、500、750、1000、1250、1500m不同半径缓冲区内表征景观形状(Edge and patch shape)、边缘对照(Edge contrast)、相似度和邻近度(Proximity and similarity)、景观多样性(Diversity)、基质(Texture)、斑块大小和密度(Patch size and patch density)共6类52个指数,运用冗余分析(RDA)筛选出不同尺度下对该区农业景观中植物多样性有显著影响的景观指数。结果表明:不同尺度,景观指数对物种多样性的影响变化显著。灌草丛生境,在500—750m范围内,SHAPE_AM指数和PARA_AM指数能够很好的解释物种多样性,解释量为33.6%;人工林生境,SHAPE_AM指数、AREA_CV指数、SIMI指数和PAFRAC指数在1000—1250m范围内对物种多样性的解释量达到48.1%;农田边缘生境,GYRATE_CV指数、ENN_CV指数、PARA_MN指数和FRAC_AM指数在750—1250m范围内对物种多样性影响显著,解释量为32%。其中,辛普森多样性指数(SIDI)与灌草丛物种多样性在750—1250m范围内作用显著,ENN_CV指数仅对农田边缘物种多样性影响较大。景观指数对物种多样性的影响具有尺度依赖性,未来应全面综合探讨这些指数的尺度效应及在景观生态学中的应用。

基础设施配套工程对生物多样性影响的评价——以翠坪山县级自然保护区为例

通过调查基础设施改造提升项目在翠坪山县级自然保护区的影响评价区域范围的生物多样性现状,评价项目对保护区的景观、生物群落、物种、主要保护对象、生物安全、三江并流世界遗产地和社会因素7个方面的影响程度,计算得出生物多样性影响指数(BI)为50.00,确定改造提升项目对翠坪山县级自然保护区生物多样性的综合影响程度属于中低度影响,并提出相应的保护措施,以期降低建设项目对区域生物多样性的影响。

短期免耕和垄作对稻田土壤微生物群落及多样性指数的影响

微生物群落和多样性指数是表征土壤质量好坏的关键指标。采用高通量测序手段,研究了4种耕作方式(常耕CT、免耕NT、垄作常耕RCT和垄作免耕RNT)下稻田土壤微生物群落及多样性指数的变化。结果表明:在门水平上,稻田土壤优势微生物有10种,分别为变形菌门、绿弯菌门、硝化螺杆菌门、拟杆菌门、酸杆菌门、厚壁菌门、放线菌门、疣微菌门、浮霉菌门以及泉古菌门。其中变形菌门和绿弯菌门所占比例较大。与CT相比,NT、RCT和RNT降低了稻田土壤的泉古菌门和厚壁菌门比例、而提高了硝化螺杆菌门比例,其中以RCT降低或提高的作用最为明显。与CT相比,NT提高了稻田土壤微生物的Chao 1、PD whole tree、Observed species指数,而垄作(RCT、RNT)显著地提高了稻田土壤微生物的Chao 1、PD whole tree、Observed species指数,以RCT的作用最明显。耕作方式改变了稻田土壤微生物群落以及多样性指数,垄作有利于稻田土壤微生物向着多样化发展。

多样性指数在海洋浮游植物研究中的应用

对海洋浮游植物群落分析中常用的多样性指数进行了比较研究.对物种丰富度依赖型、丰度依赖型和实测浮游植物群落中物种丰富度、Shannon指数(以2或e为底)、Pielou均匀度指数、Simpson指数(1-D或1/D形式)、Margalef指数、Berger-Parker指数、McIntosh指数、McIntosh均匀度指数、Brillouin指数、Brillouin均匀度指数、Fisherα指数和Q统计指数等不同多样性指数计算结果进行了比较,发现不同多样性指数对浮游植物群落多样性的分析存在明显差异.对于一般情况下浮游植物群落多样性的研究,物种丰富度、Margalef指数、Fisherα指数、Shannon指数、Simpson相遇指数和Pielou指数的综合使用是较合适的,但对Margalef指数和Fisherα指数的结果要谨慎解释.并在综合应用各指数的基础上提出了浮游植物群落多样性分析的一般步骤.