基于GIS的黑龙江省大豆种植区划分

基于GIS的黑龙江省大豆种植区划分

摘要：本文基于生态适宜性评价的基本理论，利用gis技术及层次分析等方法，通过对黑龙江大豆种植区生理生态特性与环境关系的分析，筛选出大豆生态适应性评价指标，构建其生态适宜性评价模型，对其进行种植格局细化的研究。从而实现了黑龙江省大豆种植格局的划分，为地区种植业结构调整和种植模式的优化提供了更为客观的，更具灵活性的依据。

关键词：大豆；种植；划分

1 引言

目前对大豆的生态适宜性评价和种植区划分前人做了大量的研

究工作，但多数评价往往局限于某一个或几个生态因子，且多数集中于气候因素上，而影响大豆生长发育的其它因子还有很多。本文基于生态适宜性评价的基本理论，利用gis（地理信息系统）技术，以我国最大的商品粮生产基地——黑龙江省为研究对象，通过对研究区大豆生理生态特性与环境关系的分析，筛选出各自的生态适应性评价指标，并对大豆种植格局进行细化研究。

2 基于gis的大豆种植区划分

2.1 大豆单生态因子的量化

生物在生长发育过程中适应所处的特定环境并形成一定的生态幅，也就是说生物对每一种生态因子都有其耐受的上限和下限，上下限之间就是生物对这种生态因子的耐受范围，其中包括最适生存区。生态学上将最大上下限阈值和最适区的两端点称为作物的生态

三基点。对于没有明显的最高或最低阈值的因子（如天空生理辐射），其阈值分别取地球上相应作物适宜性最好或最差地域的水平。对于某些定性生态因子（如土壤质地）需按照一定规则将不同质的特征进行数量化描述。如根据黑龙江省土壤质地，参照陈立亭的土壤肥力评分标准[1]，将黑土、黑钙土、草甸土、白浆土、暗棕壤、沼泽土、棕色针叶林土、盐土分别依次赋予级别数值8，7，6，…，1，水体赋予数值为0。如被评价地域土壤为黑钙土，则该生态因子取值7。

大豆各项因子指标均以4月下旬开始种植为基准进行量化的，本文中的大豆生态适宜性评价方法模型是同时评价多种在多个地区

的生态适宜性，因此，在生态因子的量化上也采取统一的格式，以便于在计算机上的运行，这是本方法区别以往其他评价模型之处，同时也是定量地描述大豆的生产和分布与环境条件的关系，大豆生态因子量化如表1。

2.2 气候因子插值

由于本文所收集的气象数据只是单点气象测站的观测数据，只能代表其周围小范围气象要素数据，而黑龙江省土地面积较大，气象观测站相对稀少，要获得任意区域内局部的气象要素数据，利用邻近该区域气象站点的资料，通过插值生成研究区气象要素的空间分布图，是一种有效的解决方法[2]。

目前，国内外较常用的方法是基于空间距离进行插值，一般有3种常有方法：反距离加权法（inverse distance weight tension）、

样条函数法（spline）、普通克里格法（ordinary kriging）。在参考大量文献的基础上，再研究利用arcgis中的空间分析模块，选择研究区81个气象测站为样本，选用反距离加权平方法对气温进行空间插值，选用普通克里格法方法对降水量进行插值。

2.3 稀缺性指数分布

利用作物生长指标的无量纲化公式和单生态因子的稀缺性指数

计算公式，利用arcview软件，得到大豆各单生态因子的分布。2.4 模糊聚类

对满足传递性的模糊关系r*进行聚类处理，给定不同置信水平的，求rλ*阵，找出r*的显示，得到普通的分类关系。当r*=1时，每个样品自成一类，随r*值的降低，由细到粗逐渐归并，最后得到模糊聚类的谱系图。

本研究叠置后根据新产生的叠置图和属性库中的参数，根据模糊聚类计算，应用参数所得的15个类型，在根据近似原理进一步合并成生态适宜等级，形成大豆生态适宜性级别示意图。图中把作物的生态适宜性分为个级别，由高到低为：最适宜、适宜、较适宜和不适宜。

3 生态适宜性描述

根据大豆生态适宜性级别示意图统计其在不同生态适宜区域的

面积及其所占全省面积的比例（表2），可见大豆在全省最适宜种植的区域较大，占21.30%，说明大豆在黑龙江省较为适宜生长。

从大豆的生态适宜性级别分布的空间特征可见，最适宜种植大豆

的区域主要分布在黑河地区南部、齐齐哈尔市东部和绥化地区东北部的部分县（市），同时，哈尔滨东部、牡丹江北部和鸡西西部少部分地区也很适宜种植大豆。具体县（市）和面积比例如表3。

4 结论

本文基于生态适宜性评价的基本理论，利用gis技术及层次分析等方法，通过对黑龙江大豆种植区生理生态特性与环境关系的分析，筛选出大豆生态适应性评价指标，构建其生态适宜性评价模型，确定各指标的权重，并对其进行种植格局细化的研究。从而实现了黑龙江省大豆种植格局的划分，为地区种植业结构调整和种植模式的优化提供了更为客观的，更具灵活性的依据。主要结论如下：（1）大豆适宜在黑龙江省种植。大豆在全省最适宜种植的区域较大，占21.30%，远高于除玉米以外的其他农作物。

（2）根据大豆的生态适宜性级别分布的空间特征，最适宜种植大豆的区域主要分布在黑河地区南部、齐齐哈尔市东部和绥化地区东北部的部分县（市），同时，哈尔滨东部、牡丹江北部和鸡西西部少部分地区也非常适宜种植大豆。

参考文献

[1]刘倩卉，王竞红，王瑞江，等.哈尔滨市三种冷季型草坪草滞尘能力的研究[j].森林工程，2011，03：24-26.

[2]顾弘宇，林涛，陈香君.杨树栽植中沼气应用研究设计[j].森林工程，2012，05：23-25.

第一作者简介：李积（1981-），女，黑龙江省哈尔滨人，东北

农业大学，硕士，工程师。