[发明专利]一种多尺度水生物多样性计算方法

权利要求书

1.一种多尺度水生物多样性计算方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

1）通过实地采样和室内鉴定获取水生态样方点的水生物丰度、多度和生物量数据，通过水质仪器获得水生态样方点水质数据；

2）基于水生物丰度、多度、生物量数据和水质数据聚类水生态样方点，划分水生态地理分区；

3）各水生态地理分区内关键环境因子确定；

4）各水生态地理分区内沿关键环境因子生物多样性计算；

所述步骤4）耦合物种“出现”和“缺失”的生态学意义，充分考虑生物物种丰度、多度和生物量，提出一种可细化计算生物多样性沿各环境梯度变化情况的方法，即β_e模型，根据公式一、公式二确定各地理分区内沿步骤3）筛选得到的关键环境因子的生物多样性变化情况：

公式一

公式二

其中，e代表第e个关键环境因子，e= 1，...，E，E是关键环境因子总数；g代表关键环境因子的第g个梯度，g=1，...，G，G是关键驱动因子的梯度总数，即将水质数据总范围均匀划分为G个梯度；i代表i种物种，i = 1，...，I，I是物种总丰度；b_egi是第i种物种在第e个关键环境因子第g个梯度下的生物量；n_egi是第i种物种在第e个关键环境因子第g个梯度下的多度；i_eg是在第e个关键环境因子第g个梯度下的物种丰度；B_i是第i种物种生物量；N_i是第i种物种多度；ω₁是水生物生物量和多度权重；ω₂是水生物丰度权重；ω₁、ω₂采用熵权法确定，并进行归一化，ω₁+ω₂=1；β_eg是第e个关键环境因子第g个梯度的生物多样性水平；β_egmax是第e个关键环境因子第g个梯度的β_eg最大值；β_egmin是第e个关键环境因子第g个梯度的β_eg最小值；β_e是沿第e个关键环境因子的生物多样性变化情况；当 β_egmin1 β_egmax时，代表生态分区生物多样性“出现”和“缺失”共存，当β_egmin1时，代表地理分区生物多样性仅有“出现”，当β_egmax1时，代表生态分区生物多样性仅有“缺失”；

5）样方点、地理分区、研究区多尺度水生物多样性计算；

所述步骤5）利用α、β、γ模型分别计算样方点、地理分区、研究区的生物多样性，即公式三、公式四、公式五，地理分区生物多样性确定是基于步骤4）计算获得的β_e，研究区生物多样性确定是基于各样方点计算得到的α和各地理分区计算得到的β：

公式三

公式四

公式五

其中，e代表第e个关键环境因子，e= 1，...，E，E是关键环境因子总数；l代表第l个地理分区，l=1，...，L，L是地理分区总数；i代表i种物种，i = 1，...，I，I是物种总丰度；α是样方点生物多样性数值，可精准反映具体点位生物多样性水平；β是地理分区生物多样性数值，可较好反映地理分区内沿环境梯度不同生境群落之间物种组成的相异性；γ是研究区生物多样性数值，可宏观把握整体区域生物多样性水平；N_i是第i种物种多度；N是物种总多度；β_e是沿第e个关键环境因子的生物多样性变化情况；α_l是第l个地理分区中各采样点生物多样性算数平均值；β_l是第l个地理分区生物多样性值。