r - 在 ggplot2 中绘制 envfit 向量(vegan 包)

Question

我正在努力完成在 vegan 和 ggplot2 中创建的 NMDS 图，但无法弄清楚如何将 envfit 物种加载向量添加到图中。当我尝试时，它显示“无效的图形状态”。

下面的示例是根据另一个问题( Plotting ordiellipse function from vegan package onto NMDS plot created in ggplot2 )稍作修改的，但它准确地表达了我想要包含的示例，因为我首先使用这个问题来帮助我将 metaMDS 引入 ggplot2:

library(vegan)
library(ggplot2)
data(dune)

# calculate distance for NMDS
NMDS.log<-log(dune+1)
sol <- metaMDS(NMDS.log)

# Create meta data for grouping
MyMeta = data.frame(
  sites = c(2,13,4,16,6,1,8,5,17,15,10,11,9,18,3,20,14,19,12,7),
  amt = c("hi", "hi", "hi", "md", "lo", "hi", "hi", "lo", "md", "md", "lo", 
      "lo", "hi", "lo", "hi", "md", "md", "lo", "hi", "lo"),
row.names = "sites")

# plot NMDS using basic plot function and color points by "amt" from MyMeta
plot(sol$points, col = MyMeta$amt)

# same in ggplot2
NMDS = data.frame(MDS1 = sol$points[,1], MDS2 = sol$points[,2])
ggplot(data = NMDS, aes(MDS1, MDS2)) + 
  geom_point(aes(data = MyMeta, color = MyMeta$amt))

#Add species loadings
vec.sp<-envfit(sol$points, NMDS.log, perm=1000)
plot(vec.sp, p.max=0.1, col="blue")

Answer 1

(否则很好)接受的答案存在问题，这解释了为什么所包含的图中向量的长度都相同[请注意，接受的答案现在已被编辑以按以下方式缩放箭头为了避免用户在遇到问答时感到困惑，我在下面描述了 $vectors$arrows 中存储的内容。 envfit() 返回的对象的组成部分是拟合向量的方向余弦。这些都是单位长度，因此@Didzis Elferts 图中的箭头都是相同长度的。这与 plot(envfit(sol, NMDS.log)) 的输出不同，并且出现是因为我们通过与排序配置(“轴”)的相关性来缩放矢量箭头坐标。这样，与排序结构关系较弱的物种就会得到较短的箭头。缩放是通过将方向余弦乘以sqrt(r2)来完成的。哪里r2是打印输出表中显示的值。当将向量添加到现有绘图中时，vegan 还会尝试缩放向量集，以便它们填充可用的绘图空间，同时保持箭头的相对长度。 ?envfit 的详细信息部分讨论了如何完成此操作。并需要使用未导出的函数 vegan:::ordiArrowMul(result_of_envfit) .

这是一个完整的工作示例，复制 plot.envfit 的行为使用ggplot2:

library(vegan)
library(ggplot2)
library(grid)
data(dune)

# calculate distance for NMDS
NMDS.log<-log1p(dune)
set.seed(42)
sol <- metaMDS(NMDS.log)

scrs <- as.data.frame(scores(sol, display = "sites"))
scrs <- cbind(scrs, Group = c("hi","hi","hi","md","lo","hi","hi","lo","md","md",
                              "lo","lo","hi","lo","hi","md","md","lo","hi","lo"))

set.seed(123)
vf <- envfit(sol, NMDS.log, perm = 999)

如果我们此时停下来看看 vf :

> vf

***VECTORS

             NMDS1       NMDS2     r2 Pr(>r)    
Belper -0.78061195 -0.62501598 0.1942  0.174    
Empnig -0.01315693  0.99991344 0.2501  0.054 .  
Junbuf  0.22941001 -0.97332987 0.1397  0.293    
Junart  0.99999981 -0.00062172 0.3647  0.022 *  
Airpra -0.20995196  0.97771170 0.5376  0.002 ** 
Elepal  0.98959723  0.14386566 0.6634  0.001 ***
Rumace -0.87985767 -0.47523728 0.0948  0.429
.... <truncated>

所以r2 data 用于缩放列 NMDS1 中的值和NMDS2 。最终的情节是由以下内容产生的:

spp.scrs <- as.data.frame(scores(vf, display = "vectors"))
spp.scrs <- cbind(spp.scrs, Species = rownames(spp.scrs))

p <- ggplot(scrs) +
  geom_point(mapping = aes(x = NMDS1, y = NMDS2, colour = Group)) +
  coord_fixed() + ## need aspect ratio of 1!
  geom_segment(data = spp.scrs,
               aes(x = 0, xend = NMDS1, y = 0, yend = NMDS2),
               arrow = arrow(length = unit(0.25, "cm")), colour = "grey") +
  geom_text(data = spp.scrs, aes(x = NMDS1, y = NMDS2, label = Species),
            size = 3)

这会产生: