基于plspm包的偏最小二乘结构方程模型

前言

偏最小二乘结构方程模型（PLS-SEM）是一种多变量分析方法，结合了 路径分析 和 潜变量建模 的优势，特别适用于小样本、预测导向或理论开发的研究场景。plspm 包是 R 中实现 PLS-SEM 的强大工具，助你轻松建模复杂因果关系！

🔍 PLS-SEM 的核心特点
1️⃣ 预测为主

• 专注于最大化潜变量的解释力，适合探索性研究或预测模型验证。

• 对数据分布要求宽松（无需正态性假设）。

2️⃣ 处理复杂模型

• 同时分析 测量模型（显变量与潜变量关系）和 结构模型（潜变量间路径）。

• 支持反映型/形成型指标，灵活应对不同理论假设。

3️⃣ 小样本友好

• 相比传统协方差结构方程模型（CB-SEM），PLS-SEM 对样本量要求更低。

📊 关键输出解读

• 载荷/权重：显变量对潜变量的贡献。

• 路径系数：潜变量间的效应大小与方向。

• R²：内生潜变量的解释程度。

• GoF（拟合优度）：模型整体预测性能评估。

本期教程PLS-SEM展示

可以看到，路径系数是一模一样的，后期放入PPT或者Adobe Illustrator 中美化即可。

此外还能自动生成对于指标的直接和间接影响的统计柱状图，如下：

今天来复现一篇Nature Communications中的偏最小二乘结构方程模型，文章信息如下：

数据准备

每一列是一个指标，可以在原文中进行下载，标绿色的是原文中对源数据进行取对数得到的以e为底。

EcoAmp复现

打开 偏最小二乘SEM 功能模块

拖入准备好的数据文件和分组文件到对应的位置

默认点击运行之后弹出下一个界面：

在这里我将一下路径构建的规则，

1、每一行是一条路径，开头是相应变量，体现在图中就是箭头被指向的一个变量，后面跟着一个 ~ 符号，然后他的预测变量使用+号连接。

2、可以使用 名称() 的形式构建在路径中的一个变量，比如 soil(SM|BD) 体现在图中的意思就是soil是由SM和BD两个变量构成的。还有一种用法可以是直接使用列的索引在复合变量，比如SM和BD在excel中的列是第8列和第9列，则可以表示为 soil(8-9) 或者soil( 8,9 )都是同一个意思。因此，这里的 soil(SM|BD)、soil(8-9) 和soil( 8,9 )在路径方程中都表示的是 soil是由SM和BD复合形成的。

3、输入路径之后不用自己构建下三角矩阵，输入上面格式的路径之后会自动解析成可用的下三角矩阵，相比于在R语言中比较简洁不烧脑。

下面根据论文中的路径来复现他的路径，

Growth ~ Traits(MBCtoP|MBNtoP|F_genome_size|B_genome_size|optimum_tmp|rrn_copy_number) + AI+Resources(SOC|TN|TP|DOC|AvaiN)
Traits(MBCtoP|MBNtoP|F_genome_size|B_genome_size|optimum_tmp|rrn_copy_number) ~ Resources(SOC|TN|TP|DOC|AvaiN) +MAT+Structure(Ascomycota|Gemmatimonadota|Actinobacteriota|Acidobacteriota|Proteobacteria|Basidiomycota)
Structure(Ascomycota|Gemmatimonadota|Actinobacteriota|Acidobacteriota|Proteobacteria|Basidiomycota) ~ Resources(SOC|TN|TP|DOC|AvaiN)+MAT+Soil(CS|pH)+AI
Resources(SOC|TN|TP|DOC|AvaiN) ~ Soil(CS|pH) + AI+ MAT
Soil(CS|pH) ~  AI+ MAT

构建好路径，设置好参数之后，可以点击刷新路径即可出现结果，完美复现论文中的结果，路径系数一点也不差一模一样。

然后也可以使用数字索引的样式来构建路径：

Growth ~ Traits(18:23) + AI+Resources(2:6)
Traits(18:23) ~ Resources(2:6) +MAT+Structure(12:17)
Structure(12:17) ~ Resources(2:6)+MAT+Soil(9,10)+AI
Resources(2:6) ~ Soil(9,10) + AI+ MAT
Soil(9,10) ~  AI+ MAT

找对指标对应的列数即可，效果是和上面的路径是一样的。

要是想绘制对某个指标的间接影响和直接影响的统计图，可以在目标因子计算响应值的位置输入名称，然后点击刷新路PLS-SEM，就可以在先前设置好的文件夹中看输出的结果

剩下的其他文件就是构建的路径和一些具体的参数了，可以打开自行查看即可。

数据下载

本期数据和配置文件下载链接：

分享文件：008 PLS-SEM[文件夹]
云盘链接：https://pan.cstcloud.cn/s/KwtdzxZ7QmA 过期时间：2035-06-08 21:42:35

EcoAmp软件下载

下面文字可以查看下载和安装教程：

EcoAmp最新版本安装 - leo朵