陳家力，姜喜，楊明祿

摘要：為了提高林學(xué)、生態(tài)學(xué)等相關(guān)專業(yè)學(xué)生及科研人員的運(yùn)算速度和效率，通過(guò)Excel軟件的應(yīng)用，詳細(xì)地講述了《生態(tài)學(xué)》《森林生態(tài)學(xué)》等課程中植物群落結(jié)構(gòu)原始數(shù)據(jù)如何處理、群落中樹(shù)木種類如何快速統(tǒng)計(jì)、群落樹(shù)種數(shù)量特征值和群落樹(shù)種重要值如何計(jì)算等方面知識(shí)，為相關(guān)專業(yè)學(xué)生、科研人員處理群落調(diào)查等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)提供一些技術(shù)支持和理論指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：Excel軟件;重要值;植物群落結(jié)構(gòu);實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

中圖分類號(hào)：TP311.5? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1009-3044（2021）21-0118-03

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

群落內(nèi)物種重要值是在計(jì)算、評(píng)估物種多樣性時(shí)的重要指標(biāo)，反映植物物種在群落中的相對(duì)重要性的綜合指標(biāo)，是由Curtis和McIntosh于1951年在Wisconsin研究森林群落連續(xù)體時(shí)首先提出來(lái)的[1]。重要值是用來(lái)表示某個(gè)種在群落中的地位和作用的綜合數(shù)量指標(biāo)[2]，喬木重要值的計(jì)算公式：重要值=（相對(duì)密度+相對(duì)頻度+相對(duì)顯著度）/3[2]，灌木、草本植物重要值的計(jì)算公式：重要值=（相對(duì)多度+相對(duì)頻度+相對(duì)蓋度）/3。

物種在植物群落中所起的作用的大小主要確定指標(biāo)就是重要值。群落內(nèi)各種植物重要值的計(jì)算對(duì)群落結(jié)構(gòu)分析和群落優(yōu)勢(shì)種、建群種的確定起著重要的作用。黃華等對(duì)玉龍雪山東坡森林植被群落進(jìn)行分析，重要值排名分別為第2、3、4位的種為群落喬木層的優(yōu)勢(shì)種，重要值排名第1位的假小檗為灌木層的優(yōu)勢(shì)種[4]。刁云飛等在黑龍江省穆棱東北紅豆杉國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)，通過(guò)綜合平均胸徑、胸高斷面積、重要值的計(jì)算分析，得出群落以紅松、臭冷杉等針葉樹(shù)種為絕對(duì)優(yōu)勢(shì)樹(shù)種[8]。群落物種多樣性是一個(gè)地區(qū)內(nèi)物種的多樣性，即動(dòng)物、植物、微生物物種的多樣性。物種多樣性在生物多樣性研究中起著重要作用 。物種多樣性指數(shù)包括辛普森多樣性指數(shù)和香濃威納多樣性指數(shù)，它們的計(jì)算公式分別為：D=1-∑pi2和H=-∑piln（pi），公式pi有時(shí)用的是樣地內(nèi)植物種的相對(duì)密度[9]，有時(shí)用的是植物種的重要值[6，10-13]。因此計(jì)算群落內(nèi)各種植物的重要值是計(jì)算群落物種多樣性指數(shù)的基礎(chǔ)。

在生態(tài)學(xué)、森林生態(tài)學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)以及科學(xué)研究過(guò)程中，經(jīng)常要處理大批實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)， 特別是在計(jì)算植物群落內(nèi)物種的重要值時(shí)，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)處理方式需要手工統(tǒng)計(jì)群落內(nèi)植物的種類、各種植物的株數(shù)、每種植物出現(xiàn)的樣方數(shù)，此方法不僅煩瑣，經(jīng)常會(huì)丟掉某些種類，在株數(shù)和樣方數(shù)統(tǒng)計(jì)時(shí)容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，整個(gè)過(guò)程費(fèi)力費(fèi)時(shí)，造成運(yùn)算慢，結(jié)果不準(zhǔn)確，影響了數(shù)據(jù)的有效性。為了提高學(xué)生的運(yùn)算速度和效率，避免出現(xiàn)統(tǒng)計(jì)錯(cuò)誤，減小誤差，本文結(jié)合生態(tài)學(xué)、森林生態(tài)學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中重要值計(jì)算的實(shí)例，講述了應(yīng)用Excel軟件處理生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的原理和具體步驟，為群落結(jié)構(gòu)分析和群落物種多樣性分析提供基礎(chǔ)。

1計(jì)算準(zhǔn)備

1.1操作系統(tǒng)與軟件版本

操作系統(tǒng)采用 Windows 10操作系統(tǒng)， Excel 軟件為 Microsoft Office Excel 2007中文版。

1.2群落物種的重要值計(jì)算公式

1.3原始數(shù)據(jù)矩陣構(gòu)建

樣地采用相鄰格子法進(jìn)行調(diào)查，設(shè)置50m×50m的樣地，在樣地內(nèi)設(shè)置5m×5m的小樣方，在小樣方內(nèi)進(jìn)行每木檢尺，檢尺結(jié)果分樣方填入原始數(shù)據(jù)記錄表，見(jiàn)圖1。

2 計(jì)算原理與計(jì)算過(guò)程

2.1 計(jì)算中應(yīng)用的excel公式

COUNTIF，計(jì)算區(qū)域內(nèi)滿足給定條件的單元格的個(gè)數(shù)，主要用于計(jì)算樣地內(nèi)某樹(shù)種的株數(shù)、出現(xiàn)某樹(shù)種的樣方數(shù)等。

SMALL和LARGE，用于數(shù)值型數(shù)據(jù)進(jìn)行排序，SMALL-某列或某行數(shù)據(jù)從小到大進(jìn)行排列，LARGE-某列或某行數(shù)據(jù)從大到小進(jìn)行排列，用于樣地內(nèi)樹(shù)木種類的統(tǒng)計(jì)、各樹(shù)種重要值排序等。

MATCH，在指定方式下與指定項(xiàng)匹配的數(shù)組元素的相應(yīng)位置，用于樣地內(nèi)各樹(shù)種重要值排序等。

VLOOKUP，在表格或數(shù)值數(shù)組的首列查找指定的數(shù)值，并由此返回表格或數(shù)組當(dāng)前行中指定列的數(shù)值，用于樣地內(nèi)樹(shù)木種類的統(tǒng)計(jì)等。

IF，判斷是否滿足某個(gè)條件，如果滿足返回一個(gè)值，如果不滿足則返回另一個(gè)值，用于統(tǒng)計(jì)樣地內(nèi)的樹(shù)木種類、統(tǒng)計(jì)某種出現(xiàn)的樣方數(shù)、某些無(wú)意義數(shù)值的規(guī)避等。

SUM，返回某一單元格區(qū)域中所有數(shù)值之和，用于計(jì)算各所有樹(shù)種的密度之和、頻度之和、胸高斷面積之和等。

2.2 實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)的整理

將實(shí)驗(yàn)中收集到的原始數(shù)據(jù)按圖1所示輸入數(shù)據(jù)，在E4輸入“=B4&C4”，得到“1銀白楊”，即樣方號(hào)和樹(shù)種的合并值，在E列中，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊已輸入公式，按住鼠標(biāo)拖動(dòng)至所需位置，計(jì)算結(jié)果均出現(xiàn)在E列中;在F4輸入“=IF（COUNTIF（E$4：E4，E4）>1，0，1）”，得到“1”，樣方號(hào)和樹(shù)種均相同的只出現(xiàn)一次，用于統(tǒng)計(jì)某樹(shù)種出現(xiàn)的樣方數(shù)，在F列中，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊已輸入公式，按住鼠標(biāo)拖動(dòng)至所需位置，計(jì)算結(jié)果均出現(xiàn)在F列中;在G4輸入“=PI（）*D4*D4/40000”，得到“0.034636”，得到C4這株樹(shù)的胸高斷面積，在G列中，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊已輸入公式，按住鼠標(biāo)拖動(dòng)至所需位置，計(jì)算結(jié)果均出現(xiàn)在列G中，見(jiàn)圖2。

2.3 群落出現(xiàn)的樹(shù)木種類統(tǒng)計(jì)

在I4輸入“=IF（COUNTIF（C$4：C4，C4）>1，""，C4）”，得到“銀白楊”，在I列中，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊已輸入公式，按住鼠標(biāo)拖動(dòng)至所需位置，計(jì)算結(jié)果均出現(xiàn)在I列中，即樣地內(nèi)出現(xiàn)的樹(shù)種只有第一次出現(xiàn)才顯示，第二次以后出現(xiàn)就顯示空白;在H4輸入“=IF（I4<>""，A4，""）”，得到“1”，在I列中，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊已輸入公式，按住鼠標(biāo)拖動(dòng)至所需位置，計(jì)算結(jié)果均出現(xiàn)在H列中，即I列顯示樹(shù)種則H列顯示數(shù)字，I列顯示空白則H列顯示空白;在J4輸入“=SMALL（H$4：H$178，A4）”，得到“1”，在J列中，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊已輸入公式，按住鼠標(biāo)拖動(dòng)至所需位置，計(jì)算結(jié)果均出現(xiàn)在列中，即H列顯示的數(shù)字，從小到大排序;在K4輸入“=VLOOKUP（J4，H$4：I$178，2，F(xiàn)ALSE）”，得到“銀白楊”，即，J4的數(shù)值在H列中的值，I列的樹(shù)種，在K列中，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊已輸入公式，按住鼠標(biāo)拖動(dòng)至所需位置，計(jì)算結(jié)果均出現(xiàn)在列中。K列即為樣地內(nèi)出現(xiàn)的所有樹(shù)種，見(jiàn)圖3。