Analisis de datos GAB 2023
Mauro Chaparro
2023-10-12
Introducción
La rizósfera es una zona de compleja interacción entre la planta y los organismos del suelo. Los nematodos constituyen uno de los componentes numéricamente más importantes de la fauna del suelo, contribuyen significativamente en los procesos del suelo y ocupan posiciones claves en la red trófica del suelo como consumidores primarios, secundarios y/o terciarios, ya que se ubican en al menos cinco grupos funcionales: bacteriófagos, fitófagos, omnívoros, fungívoros y depredadores. Ellos interactúan con muchos organismos del suelo, consumen y son consumidos por otros componentes de la fauna del suelo. Los ensambles biológicos están organizados en función a las variables físicas y químicas del suelo y asociados además con la historia de manejo del cultivo. Dado que se cuenta con escasos antecedentes en la región sobre indicadores de calidad de suelo a través de la nematofauna del suelo en huertos con perales, se desea describir y comparar la situación de distintos lotes de pera.
¿Existe diferencia en la abundancia total de la población de nematodos?
-Inicialmente se analizó el conjunto de datos sin hacer diferencias entre las estaciones -
## p-valor = 0.21## mean in group B mean in group M
## 262 300Entre estaciones
## p-valor = 0.48## mean in group abril mean in group octubre
## 292 271El t-test de comparación entre las chacras M y B o estaciones (abril=Otoño, octubre=Primavera) muestra que no existen diferencias significativas en la abundancia de los grupos. Esto sería suficiente si es que solo utilizamos una mirada de los registros de manera independiente, algo que considero que no sucede. Para mayor profundidad se decidio explorar los diferentes subconjuntos de muestras:
-Por estaciones y chacras-
Primavera
## p-valor = 0.0092## mean in group B mean in group M
## 206 305Otoño
## p-valor = 0.87## mean in group B mean in group M
## 289 296En el caso de los datos en Primavera sí se encuentran diferencias significativas entre las chacras, no así sucede en el Otoño.
De este analisis se puede observar que de manera global en el conjunto de los datos sin realizar discriminacion por estaciones las chacras no presentan diferencias significativas en la abundancia de nematodes. En el caso de diferenciar por estaciones los lotes presentan diferencias en Primavera donde los valores medios estimados son de 206.43 para el lote B y para el lote M.
¿Existe diferencia en la población de nematodos de cada grupo trófico entre lotes?
Para responder esta pregunta se trabajo con dos tecnicas diferentes, una de manera exploratoria a través de un analsis de cluster basado en ACP y por otro lado con un Analisis de Similitudes (ANOSIM) es una prueba estadística no paramétrica. Es a un ANOVA de un factor, pero con varias variables a comparar en los diferentes sitios.
Analisis de Cluster basado en ACP
## Kaiser-Meyer-Olkin factor adequacy
## Call: KMO(r = cor(datos[, 7:10]))
## Overall MSA = 0.61
## MSA for each item =
## Bacteriofagos Fungivoros Omni.Pred Fitofagos
## 0.61 0.60 0.59 0.64
##
## Link between the cluster variable and the quantitative variables
## ================================================================
## Eta2 P-value
## Bacteriofagos 0.454 4.94e-09
## Omni.Pred 0.342 1.13e-06
## Fungivoros 0.226 1.44e-04
##
## Description of each cluster by quantitative variables
## =====================================================
## $`1`
## v.test Mean in category Overall mean sd in category Overall sd
## Fungivoros -3.62 27.3 39.6 18.53 28.0
## Omni.Pred -4.46 19.6 29.9 9.66 19.1
## Bacteriofagos -5.13 44.9 71.9 18.43 43.6
## p.value
## Fungivoros 2.98e-04
## Omni.Pred 8.32e-06
## Bacteriofagos 2.87e-07
##
## $`2`
## v.test Mean in category Overall mean sd in category Overall sd
## Bacteriofagos 5.13 103.9 71.9 43.2 43.6
## Omni.Pred 4.46 42.1 29.9 20.4 19.1
## Fungivoros 3.62 54.0 39.6 30.3 28.0
## p.value
## Bacteriofagos 2.87e-07
## Omni.Pred 8.32e-06
## Fungivoros 2.98e-04##
## 1 2
## 32 27
De este analisis exploratorio en el que se utilizó la variable “chacra” como suplementaria cualitativa se observa que utilizando las 3 primeras CP (83.97%) no se observan diferencias entre las chacras. Esto se puede ver en el plano coordenado que se representó. Desde el analisis de cluster, basandonos en estas 3 componentes, el agrupamiento que mayor inercia recoge es definido por 2 grupos. En estos, no se verifica que la variable cualitativa sea significativa para la diferenciacion de los grupos. La poblaciones que aportan significativamente a la diferenciacion de los grupos son se observa entre Bacteriofagos, Omni.Pred y Fungivoros, dejando muestras en el grupo 1 con valores medios en estas poblaciones por debajo del promedio global. El grupo 2 presenta el comportamiento simetrico.
Analisis de Similitudes (ANOSIM)
##
## Call:
## anosim(x = matriz, grouping = datos$chacra, permutations = 9999, distance = "bray")
## Dissimilarity: bray
##
## ANOSIM statistic R: 0.0175
## Significance: 0.2
##
## Permutation: free
## Number of permutations: 9999
##
## Upper quantiles of permutations (null model):
## 90% 95% 97.5% 99%
## 0.0406 0.0597 0.0754 0.0988
##
## Dissimilarity ranks between and within classes:
## 0% 25% 50% 75% 100% N
## Between 1 295 561 847 1127 572
## B 2 276 591 879 1128 325
## M 6 246 547 802 1101 231##
## Call:
## anosim(x = matriz, grouping = datos$mes, permutations = 9999, distance = "bray")
## Dissimilarity: bray
##
## ANOSIM statistic R: 0.0734
## Significance: 0.02
##
## Permutation: free
## Number of permutations: 9999
##
## Upper quantiles of permutations (null model):
## 90% 95% 97.5% 99%
## 0.0373 0.0554 0.0727 0.0931
##
## Dissimilarity ranks between and within classes:
## 0% 25% 50% 75% 100% N
## Between 1 302 604 881 1128 576
## abril 2 241 460 770 1125 276
## octubre 16 304 570 826 1126 276Se quitaron todos los puntos atipicos marcados por los boxplots. Al aplicarse el ANOSIM no se encontraron diferencias significativas entre las chacras ni entre estaciones en sus abundancias de los grupos troficos.
¿Existe relación entre estas variables biológicas (grupos tróficos de nematodos) y las propiedades del suelo?
El conjunto de datos presenta datos ausentes en las variables que describen las propiedades del suelo. Es por esto que se aplicó un metodo de imputacion por medio de un analisis del ACP iterativo (Kiers 1997), o también conocido como el algoritmo EM (Expectation Maximization) (Josse y Husson 2012).
Posterior a completar la base de datos, se aplicó un Cluster Jerarquico basado en ACP.
##
## Link between the cluster variable and the categorical variables (chi-square test)
## =================================================================================
## p.value df
## chacra 1.34e-07 1
##
## Description of each cluster by the categories
## =============================================
## $`1`
## Cla/Mod Mod/Cla Global p.value v.test
## chacra=M 100.0 73.2 50 2.67e-08 5.56
## chacra=B 36.7 26.8 50 2.67e-08 -5.56
##
## $`2`
## Cla/Mod Mod/Cla Global p.value v.test
## chacra=B 63.3 100 50 2.67e-08 5.56
## chacra=M 0.0 0 50 2.67e-08 -5.56
##
##
## Link between the cluster variable and the quantitative variables
## ================================================================
## Eta2 P-value
## PSI 0.761 1.06e-19
## Nai 0.752 3.27e-19
## RAS 0.687 2.82e-16
## CE 0.669 1.52e-15
## SO4 0.665 2.13e-15
## CL 0.424 1.75e-08
## N. 0.415 2.75e-08
## C. 0.409 3.76e-08
## MO 0.409 3.88e-08
## Nitrato 0.176 8.39e-04
## pH 0.162 1.44e-03
## Ki 0.129 4.89e-03
## dap 0.066 4.74e-02
##
## Description of each cluster by quantitative variables
## =====================================================
## $`1`
## v.test Mean in category Overall mean sd in category Overall sd p.value
## N. 4.95 0.172 0.161 0.0212 0.0248 7.41e-07
## C. 4.91 1.993 1.867 0.2460 0.2890 8.96e-07
## MO 4.91 3.428 3.211 0.4230 0.4970 9.13e-07
## Nitrato 3.22 43.039 38.033 17.2464 17.5144 1.26e-03
## dap -1.97 0.929 0.988 0.3914 0.3385 4.84e-02
## Ki -2.76 1.076 1.198 0.5063 0.5002 5.86e-03
## pH -3.09 7.323 7.432 0.3841 0.3986 2.01e-03
## CL -5.00 3.308 9.315 8.1438 13.5499 5.65e-07
## SO4 -6.26 6.118 12.046 5.7977 10.6776 3.75e-10
## CE -6.28 1.260 2.326 0.9653 1.9135 3.34e-10
## RAS -6.37 1.574 2.683 0.7476 1.9654 1.91e-10
## Nai -6.66 0.646 1.282 0.2229 1.0770 2.72e-11
## PSI -6.70 2.421 4.758 0.8059 3.9340 2.05e-11
##
## $`2`
## v.test Mean in category Overall mean sd in category Overall sd p.value
## PSI 6.70 9.801 4.758 3.2030 3.9340 2.05e-11
## Nai 6.66 2.654 1.282 0.8950 1.0770 2.72e-11
## RAS 6.37 5.077 2.683 1.6146 1.9654 1.91e-10
## CE 6.28 4.625 2.326 1.3482 1.9135 3.34e-10
## SO4 6.26 24.837 12.046 6.9325 10.6776 3.75e-10
## CL 5.00 22.279 9.315 13.8108 13.5499 5.65e-07
## pH 3.09 7.667 7.432 0.3199 0.3986 2.01e-03
## Ki 2.76 1.462 1.198 0.3678 0.5002 5.86e-03
## dap 1.97 1.116 0.988 0.0856 0.3385 4.84e-02
## Nitrato -3.22 27.231 38.033 12.4941 17.5144 1.26e-03
## MO -4.91 2.745 3.211 0.2742 0.4970 9.13e-07
## C. -4.91 1.596 1.867 0.1587 0.2890 8.96e-07
## N. -4.95 0.137 0.161 0.0129 0.0248 7.41e-07##
## 1 2
## 41 19
## eigenvalue percentage of variance cumulative percentage of variance
## comp 1 3.7495 37.495 37.5
## comp 2 1.7251 17.251 54.7
## comp 3 1.0634 10.634 65.4
## comp 4 0.8683 8.683 74.1
## comp 5 0.7778 7.778 81.8
## comp 6 0.6904 6.904 88.7
## comp 7 0.5642 5.642 94.4
## comp 8 0.3565 3.565 98.0
## comp 9 0.1203 1.203 99.2
## comp 10 0.0844 0.844 100.0
##
## Link between the cluster variable and the categorical variables (chi-square test)
## =================================================================================
## p.value df
## chacra 4.32e-08 1
##
## Description of each cluster by the categories
## =============================================
## $`1`
## Cla/Mod Mod/Cla Global p.value v.test
## chacra=M 100.0 75 50 7.17e-09 5.79
## chacra=B 33.3 25 50 7.17e-09 -5.79
##
## $`2`
## Cla/Mod Mod/Cla Global p.value v.test
## chacra=B 66.7 100 50 7.17e-09 5.79
## chacra=M 0.0 0 50 7.17e-09 -5.79
##
##
## Link between the cluster variable and the quantitative variables
## ================================================================
## Eta2 P-value
## RAS 0.7362 1.99e-18
## PSI 0.7254 6.39e-18
## CE 0.7181 1.38e-17
## MO 0.3569 4.69e-07
## pH 0.1477 2.43e-03
## dap 0.0807 2.78e-02
## Fungivoros 0.0684 4.36e-02
##
## Description of each cluster by quantitative variables
## =====================================================
## $`1`
## v.test Mean in category Overall mean sd in category Overall sd
## MO 4.59 3.42 3.211 0.426 0.497
## Fungivoros 2.01 44.70 39.567 28.097 27.765
## dap -2.18 0.92 0.988 0.392 0.338
## pH -2.95 7.32 7.432 0.389 0.399
## CE -6.51 1.18 2.326 0.827 1.913
## PSI -6.54 2.39 4.758 0.789 3.934
## RAS -6.59 1.49 2.683 0.538 1.965
## p.value
## MO 4.46e-06
## Fungivoros 4.46e-02
## dap 2.91e-02
## pH 3.16e-03
## CE 7.56e-11
## PSI 6.06e-11
## RAS 4.38e-11
##
## $`2`
## v.test Mean in category Overall mean sd in category Overall sd
## RAS 6.59 5.07 2.683 1.5742 1.965
## PSI 6.54 9.50 4.758 3.3916 3.934
## CE 6.51 4.62 2.326 1.3143 1.913
## pH 2.95 7.65 7.432 0.3224 0.399
## dap 2.18 1.12 0.988 0.0908 0.338
## Fungivoros -2.01 29.30 39.567 23.9919 27.765
## MO -4.59 2.79 3.211 0.3361 0.497
## p.value
## RAS 4.38e-11
## PSI 6.06e-11
## CE 7.56e-11
## pH 3.16e-03
## dap 2.91e-02
## Fungivoros 4.46e-02
## MO 4.46e-06##
## 1 2
## 40 20
##
## Link between the cluster variable and the categorical variables (chi-square test)
## =================================================================================
## p.value df
## chacra 3.96e-07 1
##
## Description of each cluster by the categories
## =============================================
## $`1`
## Cla/Mod Mod/Cla Global p.value v.test
## chacra=M 100 71.4 50 9.35e-08 5.34
## chacra=B 40 28.6 50 9.35e-08 -5.34
##
## $`2`
## Cla/Mod Mod/Cla Global p.value v.test
## chacra=B 60 100 50 9.35e-08 5.34
## chacra=M 0 0 50 9.35e-08 -5.34
##
##
## Link between the cluster variable and the quantitative variables
## ================================================================
## Eta2 P-value
## SO4 0.7306 3.69e-18
## Nai 0.7031 6.29e-17
## CL 0.4994 2.80e-10
## N. 0.3360 1.22e-06
## C. 0.3225 2.22e-06
## Nitrato 0.2959 7.05e-06
## Ki 0.1685 1.12e-03
## Fitofagos 0.0983 1.47e-02
##
## Description of each cluster by quantitative variables
## =====================================================
## $`1`
## v.test Mean in category Overall mean sd in category Overall sd
## N. 4.45 0.170 0.161 0.0225 0.0248
## C. 4.36 1.975 1.867 0.2639 0.2890
## Nitrato 4.18 44.270 38.033 16.7779 17.5144
## Fitofagos -2.41 122.548 139.017 83.0629 80.2418
## Ki -3.15 1.064 1.198 0.4833 0.5002
## CL -5.43 3.047 9.315 8.0173 13.5499
## Nai -6.44 0.691 1.282 0.3356 1.0770
## SO4 -6.57 6.071 12.046 5.5926 10.6776
## p.value
## N. 8.50e-06
## C. 1.29e-05
## Nitrato 2.94e-05
## Fitofagos 1.60e-02
## Ki 1.61e-03
## CL 5.69e-08
## Nai 1.19e-10
## SO4 5.19e-11
##
## $`2`
## v.test Mean in category Overall mean sd in category Overall sd
## SO4 6.57 25.987 12.046 5.4238 10.6776
## Nai 6.44 2.662 1.282 0.9409 1.0770
## CL 5.43 23.942 9.315 12.5053 13.5499
## Ki 3.15 1.512 1.198 0.3854 0.5002
## Fitofagos 2.41 177.444 139.017 57.0460 80.2418
## Nitrato -4.18 23.480 38.033 7.9451 17.5144
## C. -4.36 1.617 1.867 0.1616 0.2890
## N. -4.45 0.139 0.161 0.0133 0.0248
## p.value
## SO4 5.19e-11
## Nai 1.19e-10
## CL 5.69e-08
## Ki 1.61e-03
## Fitofagos 1.60e-02
## Nitrato 2.94e-05
## C. 1.29e-05
## N. 8.50e-06##
## 1 2
## 42 18¿Los índices de la comunidad de nematodos (MI, MI25, PPI y PI) son similares entre los lotes?
## 'data.frame': 236 obs. of 3 variables:
## $ chacra : Factor w/ 2 levels "B","M": 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ...
## $ Indices: chr "MI" "MI" "MI" "MI" ...
## $ ind : num 2.59 2.87 2.4 2.86 2.63 2.28 2.82 2.54 1.97 2.75 ...
##
## Call:
## anosim(x = matrizIND, grouping = datos$chacra, permutations = 9999, distance = "euclidean")
## Dissimilarity: euclidean
##
## ANOSIM statistic R: 0.376
## Significance: 1e-04
##
## Permutation: free
## Number of permutations: 9999##
## Multilevel pattern analysis
## ---------------------------
##
## Association function: r.g
## Significance level (alpha): 0.05
##
## Total number of species: 4
## Selected number of species: 4
## Number of species associated to 1 group: 4
##
## List of species associated to each combination:
##
## Group B #sps. 2
## stat p.value
## MI25 0.433 0.0007 ***
## MI 0.337 0.0104 *
##
## Group M #sps. 2
## stat p.value
## PPI 0.656 1e-04 ***
## PI 0.623 1e-04 ***
## ---
## Signif. codes: 0 '***' 0.001 '**' 0.01 '*' 0.05 '.' 0.1 ' ' 1