【文章內(nèi)容簡介】 樣的相似性系數(shù)來描述它們之間的相關性程度，甚至建立回歸方程可以進行估值預測。這些方法對待表現(xiàn)為多種非數(shù)值狀態(tài)的事物卻無能為力。如前面提到的器官顏色，可以是紅、黃、白等，器官的類型，個體的類型也是表現(xiàn)多種多樣，性別至少表現(xiàn)為兩種狀態(tài)。表現(xiàn)為多種非數(shù)值狀態(tài)的事物之間的聯(lián)系比簡單事物如體重與體長的聯(lián)系要復雜得多[4]。表7給出了中國豆科植物花冠類型與植株類型的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，那么花冠類型與植株類型的相關性如何？表7 中國豆科植物花冠類型與植株類型的分配比率植株類型花冠類型草本y1灌木y2喬木或木質(zhì)滕本y3小計輻射對稱花 x1P11=P12=P13=P(x1)=左右對稱復瓦狀花 x2P21=P22=P23=P(x2)=蝶形花 x3P31=P32=P33=P(x3)=小計P(y1)=P(y2)=P(y3)=總計=表7中花冠的類型有三種狀態(tài)，分別以x1，x2和x3表示，出現(xiàn)的概率分別是p(x1)、p(x2)和p(x3)；植物類型分三種狀態(tài)，分別以y1，y2和y3表示，出現(xiàn)概率分別以p(y1)、p(y2)和p(y3)表示。它們分別構成兩個信源：花冠類型構成的信源X：植株類型構成的信源Y：上述兩個信源按照信息量的定義計算如下：H（X）=H（p(x1)，p(x2)，p(x3)）==H(Y)=H(p(y1)，p(y2)，p(y3))==上述花冠類型和植株類型多個不同狀態(tài)之間的組合(3*3=9種)，構成花冠類型3種狀態(tài)和植株類型3種狀態(tài)的乘積空間{x1y1，x1y2，x1y3，x2y1，x2y2，x2y3，x3y1，x3y2，x3y3}，他們出現(xiàn)的概率滿足條件 由此建立X與Y的聯(lián)合信息熵。X與Y的聯(lián)合信源XY：相應地有聯(lián)合信息量 H（XY）=H（p11，p12，……，p33）=為了討論它們之間的關系，再引進條件信息的概念。先考慮花冠類型X，它按植株類型又被分為3個部分。其中草本部分的占有率p11，p21，p31，它們不夠成隨機向量，如果被p(y1)除，則有 這是在植株類型為草本的前提下出現(xiàn)不同花冠的條件概率，他們是隨機向量，亦構成信源，即條件信源X/y1： 同樣有條件信源X/y2和X/y3。也有3個相應的信息量 H（X/y1）= H（X/y2）= H（X/y3）=這樣一來我們?nèi)〉昧瞬煌仓觐愋偷臈l件概率來衡量花冠類型的信息量。為此將上述三個信息量相加，當然為了更合理的相加，應該分別乘以其出現(xiàn)的概率p(y1)，p(y2)，p(y3)。如此確定的信息量是信源X在Y之下的條件信息量，記作H（X/Y）。H（X/Y）=類似的思路，也應該能確立信源Y在X之下的條件信息量，記作H（Y/X）。有H（Y/X）=上面的計算結(jié)果可得H(X) H（X/Y）。H(X)比H（X/Y）多出的那部分是由于原花冠類型的信源按植株類型被劃分之后而出現(xiàn)的，這說明植株類型對花冠類型在信息量方面會產(chǎn)生一定影響，即二者有一定的關聯(lián)性。為了表示事物X與Y的相關性，定義X與Y的平均互信息量如下：I（X，Y）=I（Y，X）=H（X）+H（Y）H（XY）用這一方法，對湖北雙峰山、杭州棋盤山、山西五鹿山、信陽雞公山具代表性的主要科所占比率作如下的統(tǒng)計，得到山與植物科屬之間的關聯(lián)度如表8所示。表8 山與植物科屬之間的關聯(lián)度山峰概率科湖北雙峰山y(tǒng)1杭州棋盤山y(tǒng)2山西五鹿山y(tǒng)3信陽雞公山y(tǒng)4總數(shù)1. 菊科x12. 蝶形花科x23. 禾本科x34. 唇形科x45. 薔薇科x56. 百合科x67. 石竹科x78. 大戟科x89. 傘形科x9總數(shù)1．0000由以上數(shù)據(jù)可以得到菊科、薔薇科和禾本科植物是山地植物中的優(yōu)勢科，4山中這些科植物物種都較多。信陽雞公山的物種比較豐富。而杭州棋盤山的物種豐富度最低。這一結(jié)果可能與杭州棋盤山主要由石灰?guī)r、頁巖、砂巖及火山噴出巖等構成有關，土壤質(zhì)地與氣候影響了其物種的種類和數(shù)量的豐富度。而信陽雞公山土質(zhì)溫和、氣候適合，所以物種豐富度也較高。由表8可計算出：植物科組成的信源H（X）==4山組成的信源H(Y) ==X與Y的聯(lián)合信源H（XY）==故其平均互信息量如下I（X，Y）=H（X）+H（Y）H（XY）=這說明湖北雙峰山、杭州棋盤山、山西五鹿山、。這一結(jié)論可為今后研究中亞熱帶山地森林提供理論與實驗依據(jù)。4 結(jié)論與建議 結(jié)論Magurran[14]曾對生態(tài)多樣性的研究狀況及測度方法作過綜合闡述。Tilman[15]對生物多樣性變化給生態(tài)系統(tǒng)帶來的生態(tài)后果的一般規(guī)律作了探討，Kunin[16] 對“聚集效應”(mass effects)維持群落多樣性的重要性進行了驗證。我國馬克平[17，18]對群落多樣性的測度方法進行過綜述；黃建輝[19]對物種多樣性的形成機制作了探討；賀金生[20]對近年來陸地植物群落物種多樣性的梯度變化特征的研究作了概括。本文在參考這些文獻的基礎上，選取基于信息論的Shannon –Wiener指數(shù)進行分析，并結(jié)合湖北雙峰山、杭州棋盤山、山西五鹿山、信陽雞公山等山的植物調(diào)查資料作了具體分析。在群落的自然演替過程中，當天然林遭到全面砍伐后，在次生裸地上出現(xiàn)大面積的草叢、灌叢，進而發(fā)展為先鋒森林群落———針葉林，針葉林群落是亞熱帶相對穩(wěn)定的森林群落類型之一，但這種針葉林發(fā)展到一定階段，由于群落的自然稀疏而出現(xiàn)林窗后，闊葉樹容易侵入并很快發(fā)展起來，形成針、闊葉混交林。隨著林冠的逐漸郁閉，為耐蔭的常綠闊葉樹種的生長發(fā)育創(chuàng)造了有利條件，最終發(fā)育成常綠闊葉林。在郁閉的常綠闊葉林內(nèi)，馬尾松等針葉樹種以及陽生性闊葉林樹種因無法自然更新而衰亡，并為常綠闊葉林所代替，最終發(fā)展為地帶性頂極群落[21] 。雙峰山植被歷史上曾遭受二次大的破壞，原始天然林被破壞殆盡，如果沒有人類的干擾破壞，雙峰山植物群落將遵循從次生裸地發(fā)展起來的植物群落演替的一般規(guī)律，即草叢—灌叢—陽生性針葉林—陽生性闊葉林—中生性的常綠闊葉林。目前雙峰山的植物群落主要為人工松柏林，這些樹種是通過飛播而生長起來的，并很快形成先鋒植物群落—針葉林，因此雙峰山植物群落跨越了草叢和灌叢階段而直接形成針葉林群落。不過現(xiàn)在雙峰山針葉林群落喬木層中都已有自然更新樹種，而且在某些生態(tài)組中，天然更新種與馬尾松形成共優(yōu)種，表明該地區(qū)植物群落處于由針葉林開始向闊葉林演替階段，但要演替為頂極群落可能得經(jīng)歷漫長過程。中亞熱帶受氣候影響，頂極群落類型為中生性的常綠闊葉林，群落在演替過程中大致可以分為 4個森林結(jié)構類型[22] ，即先鋒林、過渡林、基本林和成熟林。，雙峰山植物群落正處于先鋒林向過渡林轉(zhuǎn)化階段[23]。在這個階段，闊葉樹種還未能成為喬木層優(yōu)勢種，灌木層則因為天然樹種的侵入而物種多樣性大大提高，從群落結(jié)構組成可知，3個層次中，喬木層物種數(shù)最少，灌木層物種最豐富，既包含真正的灌木種，也包含喬木種的幼樹和層間植物的幼苗。 另外我們看到雙峰山土壤種子庫植物的信息系數(shù)遠小于地面植物，這也說明雙峰山國家森林公園正處于生態(tài)演替的初期。組成群落的植物在其種群內(nèi)部及物種間都存在特定的相互關系，這種關系隨著外部環(huán)境條件和群落內(nèi)部環(huán)境的改變而不斷進行調(diào)整[24]。由于演替的進行，后來物種必然要取代原來的物種成為新的優(yōu)勢種，而后來物種的入侵，則主要從土壤種子庫開始表現(xiàn)[5]。在演替的初期，由于原來群落抵抗干擾能力較弱，則更易表現(xiàn)出地面植物與種子庫植物的相似度小。隨著群落演替的進行，組成成分越來越穩(wěn)定，地上部分與種子庫的植物組成的相似性會越來越大，土壤種子庫植物的信息系數(shù)也會增大。對湖北雙峰山、杭州棋盤山、山西五鹿山、信陽雞公山離散增量的計算可以得到：湖北雙峰山、杭州棋盤山、信陽雞公山3山同屬于中亞熱帶植物區(qū)系，而與山西五鹿山不同。這一結(jié)論在原始數(shù)據(jù)的中的表現(xiàn)為五鹿山一些特有的物種比較多，例如屬于華北區(qū)系的華北落葉松、黃刺玫、油松等；屬于西北華北分布的美薔薇、紅紋馬先蒿等；屬于西南秦嶺華北分布的毛山楂、山桃、本氏木藍、糙蘇等。這是其他三個區(qū)系的植物所不具備的。另外可知菊科、薔薇科和禾本科植物是山地植物中的優(yōu)勢科，各山地中這些科植物都較多，特別是其中的薔薇屬，懸鉤子屬，千里光屬，狗尾草屬等具較大優(yōu)勢。，說明山與植物種類間存在較大關聯(lián)性。 對雙峰山國家森林公園發(fā)展的建議在以上分析的基礎上，提出了對雙峰山國家森林公園的若干建議如下，以期本論文能在實際應用中發(fā)揮作用。柳杉+杉木群落，杉木群落，馬尾松群落這3 種群落物種多樣性呈現(xiàn)出灌木層較高，草本層次之，喬木層較低的變化規(guī)律，與人工林的組成結(jié)構及發(fā)育程度有關。群落類型、群落結(jié)構對生物多樣性的影響，不僅表現(xiàn)在主林層樹種構成的不同，更重要的是因上層物種組成、結(jié)構的差異，造就了林內(nèi)環(huán)境的不同，從而導致了林下灌木層與草本層物種多樣性的變化[27]。種植針葉人工林，利用針葉植物良好的抗逆性，將其作為植被恢復中的先鋒樹種，營造先鋒群落，可以縮短群落演替進程，有利于該地區(qū)植被盡快向地帶性頂極群落發(fā)展，充分發(fā)揮其生態(tài)功能。雙峰山國家森林公園的森林先鋒群落是以馬尾松、杉木和柳杉為優(yōu)勢種組成的針葉林，馬尾松是陽生性樹種，適應性很強，在全日照條件下，具有較強的天然更新能力，但林分發(fā)展到一定階段 ，由于群落的自然稀疏或林窗的出現(xiàn)，闊葉樹容易侵入并很快發(fā)展起來。杉木是中性偏陽生性樹種，幼樹稍能耐陰，成年樹要求充足的光照，隨著林冠的逐漸郁閉 ，樹種無法自然更新而衰亡，但為天然闊葉樹種的入侵提供了可能的條件[28]。目前人工林下自然更新的天然鄉(xiāng)土樹種，如槐、黃檀、化香、柘樹、鹽膚木等是耐干旱、瘠薄的陽生性闊葉樹種，它們的生長又將為耐陰的常綠闊葉樹的生長發(fā)育提供有利條件雙峰山現(xiàn)有的馬尾松群落很多長勢不好，處于消退狀態(tài)，林下有較多的天然更新闊葉樹種，這可能與馬尾松林密度較大(每100m有23株)有關，群落內(nèi)光照少，使馬尾松幼苗難以更新，成年樹則由于其他闊葉樹種如柘樹、鹽膚木、黃檀等受到抑制，因而導致生長不良。雙峰山森林公園的柳杉群落生長在中緯度北坡和東坡，適應于其喜溫暖濕潤、空氣濕度大的環(huán)境，生長良好，相鄰個體之間的枝葉互相重疊，遮蔽妨礙陽光透入林下，不利于天然樹種的更新，群落物種多樣性水平低，因此可采取人為間伐的方式，形成一些林窗，促進整個群落的演替及物種多樣性水平的提高。植被景觀是森林公園自然景觀的重要組成部分，雙峰山森林公園中占主要地位的人工林群落，在維持公園整體“綠”的氛圍上起著重要作用，而作為具有游覽功能的公園，僅有綠色是不夠的，必須形成豐富多彩的自然景觀，豐富的景觀要求樹種配置多樣性，做到四時有景[23]。而目前群落物種貧乏，觀賞價值低，必須在遵循生態(tài)學原則的基礎上，按四時有景的原則，引入花、果、葉、形等特征突出、可形成季節(jié)性景觀的植物。結(jié)合雙峰山森林公園的實際，對一些生長不良、病蟲害多、老化枯死樹較多的林分進行改造，通過疏伐矮、弱、劣植株，保留生長健壯的植株。按適地適樹原則，充分利用具有代表性的鄉(xiāng)土樹種，如化香、茅栗、杜鵑、山楂、湖北栒子等，通過人工補種，增加觀賞價值較高的物種數(shù)量，如射干、萱草、桔梗桃、李等。適當引進能適應山頂生境、觀賞價值較高的花卉或樹種，如紫薇、復羽葉欒樹、桂花等。多樣性植被景觀的合理布局是公園功能發(fā)揮的前提，雜亂無章的布局讓游人無所適從，功能也不能正常發(fā)揮。但一般生態(tài)旅游景區(qū)尚處于初級階段，普遍存在景點單一、層次低等問題[25]。雙峰山森林公園必須結(jié)合資源優(yōu)勢及地形特點，不同生境營造不同景觀。對中山地段一些山莊附近生長良好的馬尾松群落、杉木群落、柳杉群落，可作為保健林加以保留和保護，一方面使這些群落沿著正常的演替順序向前發(fā)展，以揭示自然群落的演替規(guī)律。另一方面，由于馬尾松揮發(fā)的松節(jié)油可治筋骨疼痛、骨節(jié)間風寒濕痹、腳氣等。柳杉和杉木揮發(fā)的精油對葡萄球菌、綠膿桿菌、變形桿菌等有很強的抑菌效果[26]，可利用這些群落形成公園的保健游覽區(qū)。山頂、矮林林下多種植野生花卉，形成異彩紛呈的景觀溝谷—洋泗峽谷則進一步豐富林下及山谷中陰濕及濕生植物。在改造植被、增加景觀特色時，應根據(jù)生態(tài)學原則，循序漸進，既要注意保護維護生態(tài)系統(tǒng)的平衡，又要在植被景觀的建設中有所側(cè)重，提升景源價值，增加景觀的可賞性。5 討論在植物群落的統(tǒng)計與分析過程中，用傳統(tǒng)的統(tǒng)計分類方法往往費時費力并且難以得到精確的結(jié)果。本文將信息論觀點引入植物群落學，綜述了信息論在植物群落學中的應用，較好的解決了這些問題。信息論是通信工程中常用的分析方法，在信息的度量與定量計算方面具有其他方法無法替代的作用。故將其引入植物群落學中，希望它在能這一領域發(fā)揮應有的作用。 [參考文獻][1] 傅祖蕓. 信息論—基礎理論與應用（第二版）[M] . 北京：電子工業(yè)出版社，2007.[2] 王育民，梁傳甲. 信息與編碼理論[M]. 西安：西安電子科技大學出版社，1986.[3] 鐘義信. 信息科學原理[M]. 北京：北京郵電大學出版社，1996.[4] 徐克學. 生物數(shù)學[M]. 北京：科學出版社，1999