最新利用数学方式开展物种间联结性检验的方法与流程

将乐信息网 http://www.jianglexinxi.cn 2020-10-18 00:46 出处:网络
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本发明涉及一种利用数学方式开展物种间联结性检验的方法,属于高海拔地区施工路段生态恢复领域。



背景技术:

据统计,我国在海拔3000m以上的铁路工程建设不多,建成的有青藏铁路、兰新铁路。海拔超过3000m的地区又是旅游开发、水利水电开发的地区,同时也是基础设施落后、生态环境脆弱地区。随着西部开发的进一步提速,高海拔地区基础设施建设将进入新高潮。

在基础设施建设过程中,将不可避免的会对脆弱的生态环境造成破坏,如何保护与恢复高海拔生态植被环境一直是困扰基础设施建设的一大难题。已建成的青藏、兰新铁路及其它基础设施建设在环境保护与恢复方面有相关的文献报道,但是由于环境植被恢复受制区域性气候条件、土壤水文条件、物种、种苗、种植和管养技术等诸多因素的影响,恢复方案也不尽相同。

当前正值我国滇西北地区铁路建设的高潮,针对滇西北高原高寒地区海拔高、气候寒冷,干湿分明,长冬无夏,春秋季短,年温差大,地表土薄,生态脆弱,外来物种容易破坏当地的生态平衡且不易存活、冬季管养措施复杂和管养成本高,植物生长缓慢,栽植的植物成活率低等问题,且当前植被生态恢复监测未见系统性的报道,对种植后的评估方法只有感观的评判,没有系统的进行恢复监测和评估效果,因此,在种植与管养的基础上,解决好植被生态恢复监测及评估是验证后期恢复效果的关键问题。



技术实现要素:

本发明提供一种利用数学方式开展物种间联结性检验的方法,以解决滇西北高原高寒地区生态脆弱,外来物种不适宜当地生态环境,采用现有方法极难实现施工路段的生态恢复,且冬季管养措施复杂、管养成本高、不易成活的问题。

为解决上述问题,拟采用这样一种利用数学方式开展物种间联结性检验的方法,具体方法如下:

1)定点的群落样方调查

在每个试验段设置样方,并记录样方内各物种的数量;

2)植物种间联结性检验

①植物种间联结性x2检验

列出所筛选出的植物物种两两之间的2×2联列表,计算出a,b,c,d,的实测值,带入x2公式进行显著性检验;

当ad-bc=0时,两个物种则相互独立,随机联结;ad-bc>0时,两个物种之间呈正联结;ad-bc<0时,两个物种间呈负联结。各个物种差异显著性程度比较x2表中以自由度n=1时,p0.05和p0.01的值,查得,当x2<3.841时,2个种之间的正(负)联结不明显;当3.841≤x2<6.635时,2个物种之间的正(负)联结性显著;当x2≥6.635时,2个物种之间的正(负)联结极性显著;

2×2联列表

注:a—表示2个物种同时存在的样方数;b—表示仅有物种a存在的样方数;

c—表示仅有物种b存在的样方数;d—表示2个物种都不存在的样方数;

②植物种间关联度ji的测定:

采用以下3个无中心指数,测度两个物种关联度:

ochiai指数:oi=a/[(a+b)1/2(a+c)1/2]

dice指数:di=2a/(2a+b+c)

jaccard指数:ji=a/(a+b+c)

其中,oi指数在“无关联”时等于0,oi指数在“最大关联”为1;

ji常被称为共同出现百分率,值域为[0,1],其值越趋近1,则表示该物种对的联结越紧密。

当前植被生态恢复监测未见系统性的报道,对种植后的评估方法只有感观的评判,没有系统的进行恢复监测和评估效果,因此,在种植与管养的基础上,解决好植被生态恢复监测及评估是验证后期恢复效果的关键问题,与现有技术相比,本发明通过开展物种之间两两组合的关联性检验分析,在进行今后相关工程的绿色通道防护植物配置搭配时,可以遵循以上原则及方法,根据恢复区域的实际立地条件等环境因素,选择关联性较强的物种实施合理科学的搭配,是铁路绿色通道防护中人为的趋向于自然植物群落选择,避免往常一样盲目、不科学的植物配置,提高植物成活率,实现施工路段生态的快速恢复,降低管养成本。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明作进一步的详细说明,应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

实施例

本实施例提供一种滇西北高原高寒地区铁路绿色通道植被生态恢复监测及评估方法,具体方法如下:

1)恢复物种的种籽萌发率及种籽活性测试

将购买和采集到的恢复物种种籽,选定固定粒数,使用育苗盘和无杂草基质,播种后观测萌发率、成活率并记录;

2)定点的群落样方调查

在每个恢复试验段,根据不同的坡向、坡位、坡度、土壤基岩基质和水分状况,设置5*5或5*3(因地形限制)的样方,在样方的四角,设置并填写监测记录表,在野外辨认不准确的植物,采集标本进行准确鉴定;

监测时段:第一次监测在播种之前进行,第二次,在经历过一定时期的恢复生长之后进行,第三次,随着恢复地块植被覆盖度和高度的进一步变化,当恢复情况有明显差异的情况下,开展第三次监测,以后的监测亦然,直到恢复达到一个基本稳定和平衡的状态之后,停止监测;

3)定点的重复摄影法监测

结合上述样方监测,拍摄样方照片,四角4个1*1方格照片,拍摄较大尺度的照片,保证每次拍摄在同一个位置、同样焦距的相机镜头;

4)植物野外恢复物种生长发育状况监测

结合样方监测,每次监测挖取完整植株,每种5株,测量各植株的地上部分的高度和宽度(冠幅)、地下根系的长度、宽度、根系类型,并记录、拍摄;

5)植物种间联结性检验

植物种间联结性检验:

①植物种间联结性x2检验

列出所筛选出的绿色通道防护植物物种两两之间的2×2联列表,计算出a,b,c,d,的实测值,带入x2(卡方检验)公式进行显著性检验;

当ad-bc=0时,两个物种则相互独立,随机联结;ad-bc>0时,两个物种之间呈正联结;ad-bc<0时,两个物种间呈负联结。各个物种差异显著性程度比较x2表中以自由度n=1时,p0.05和p0.01的值,查得,,当x2<3.841时,2个种之间的正(负)联结不明显;当3.841≤x2<6.635时,2个物种之间的正(负)联结性显著;当x2≥6.635时,2个物种之间的正(负)联结极性显著;

2×2联列表

注:a——表示2个物种同时存在的样方数;b——表示仅有物种a存在的样方数;

c——表示仅有物种b存在的样方数;d——表示2个物种都不存在的样方数;

②植物种间关联度ji的测定:

采用以下3个无中心指数(noncentredindices),测度两个物种关联度:

ochiai指数:oi=a/[(a+b)1/2(a+c)1/2]

dice指数:di=2a/(2a+b+c)

jaccard指数:ji=a/(a+b+c)

其中,oi指数在“无关联”时等于0,oi指数在“最大关联”为1;

ji常被称为共同出现百分率,值域为[0,1],其值越趋近1,则表示该物种对的联结越紧密。

通过x2检验和ji(关联度)系数的测定共同确定植物种的联结性,联结性越大,种与种之间的结合就越好,在自然植被中组合在一起的几率也越大,为绿色通道防护植物合理配置提供借鉴。

7)内业评估

每次监测完成后,立即开展室内评估工作,主要程序有:鉴定标本,统计分析,对比分析,形成恢复评估报告。

以丽香铁路项目为例,对所选择的23中灌木、草本植物的两两物种的关联性分析,呈正相关的有158对,具体结果见表。

据表显示,黄花木——小叶栒子卡方检验值4.242;黄花木——甘西鼠尾草卡方检验值3.990;小叶栒子——尼泊尔蓼卡方检验值4.426;白车轴草——羊茅卡方检验值为5.812;上述的物种组合卡方检验值均大于3.841,各个组合之间的jaccard指数也相对较大,以上四个物种组合呈显著关联,表明物种之间的组合相对于别的组合要好,该结果在绿色通道防护植物合理配置上是有一定参考意义的。在以上158种物种组合中,在除显著关联的组合以外,别的物种组合,特别是豆科植物存在的物种组合中也有很好的关联性,在实际生长情况中效果也非常好。

以上,通过物种之间两两组合的关联性检验分析,说明在进行丽香铁路甚至今后相关工程的绿色通道防护植物配置搭配时,可以遵循以上原则及方法,根据恢复区域的实际立地条件等环境因素,选择关联性较强的物种实施合理科学的搭配,是铁路绿色通道防护中人为的趋向于自然植物群落选择,避免往常一样盲目、不科学的植物配置。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。


技术特征:

1.利用数学方式开展物种间联结性检验的方法,其特征在于,具体方法如下:

1)定点的群落样方调查

在每个试验段设置样方,并记录样方内各物种的数量;

2)植物种间联结性检验

①植物种间联结性x2检验

列出所筛选出的植物物种两两之间的2×2联列表,计算出a,b,c,d,的实测值,带入x2公式进行显著性检验;

当ad-bc=0时,两个物种则相互独立,随机联结;ad-bc>0时,两个物种之间呈正联结;ad-bc<0时,两个物种间呈负联结,各个物种差异显著性程度比较x2表中以自由度n=1时,p0.05和p0.01的值,查得,当x2<3.841时,2个种之间的正(负)联结不明显;当3.841≤x2<6.635时,2个物种之间的正(负)联结性显著;当x2≥6.635时,2个物种之间的正(负)联结极性显著;

2×2联列表

注:a—表示2个物种同时存在的样方数;b—表示仅有物种a存在的样方数;c—表示仅有物种b存在的样方数;d—表示2个物种都不存在的样方数;

②植物种间关联度ji的测定:

采用以下3个无中心指数,测度两个物种关联度:

ochiai指数:oi=a/[(a+b)1/2(a+c)1/2]

dice指数:di=2a/(2a+b+c)

jaccard指数:ji=a/(a+b+c)

其中,oi指数在“无关联”时等于0,oi指数在“最大关联”为1;

ji常被称为共同出现百分率,值域为[0,1],其值越趋近1,则表示该物种对的联结越紧密。

技术总结
本发明提供一种利用数学方式开展物种间联结性检验的方法,通过开展物种之间两两组合的关联性检验分析,在进行今后相关工程的绿色通道防护植物配置搭配时,可以遵循以上原则及方法,根据恢复区域的实际立地条件等环境因素,选择关联性较强的物种实施合理科学的搭配,是铁路绿色通道防护中人为的趋向于自然植物群落选择,避免往常一样盲目、不科学的植物配置,提高植物成活率,实现施工路段生态的快速恢复,降低管养成本。属于高海拔地区施工路段生态恢复领域。

技术研发人员:蔡成林;兰昌绪;朱玺;先锐;左小勇;陈荣;罗勇;魏琼华;罗勇强;秦刚
受保护的技术使用者:中铁二局第一工程有限公司
技术研发日:2020.03.31
技术公布日:2020.06.26

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