基于GIS的黑龍江省大豆種植區劃分

摘 要：本文基于生態適宜性評價的基本理論，利用GIS技術及層次分析等方法，通過對黑龍江大豆種植區生理生態特性與環境關系的分析，篩選出大豆生態適應性評價指標，構建其生態適宜性評價模型，對其進行種植格局細化的研究。從而實現了黑龍江省大豆種植格局的劃分，為地區種植業結構調整和種植模式的優化提供了更為客觀的，更具靈活性的依據。

關鍵詞：大豆；種植；劃分

1 引言

目前對大豆的生態適宜性評價和種植區劃分前人做了大量的研究工作，但多數評價往往局限于某一個或幾個生態因子，且多數集中于氣候因素上，而影響大豆生長發育的其它因子還有很多。本文基于生態適宜性評價的基本理論，利用GIS（地理信息系統）技術，以我國最大的商品糧生產基地——黑龍江省為研究對象，通過對研究區大豆生理生態特性與環境關系的分析，篩選出各自的生態適應性評價指標，并對大豆種植格局進行細化研究。

2 基于GIS的大豆種植區劃分

2.1 大豆單生態因子的量化

生物在生長發育過程中適應所處的特定環境并形成一定的生態幅，也就是說生物對每一種生態因子都有其耐受的上限和下限，上下限之間就是生物對這種生態因子的耐受范圍，其中包括最適生存區。生態學上將最大上下限閾值和最適區的兩端點稱為作物的生態三基點。對于沒有明顯的最高或最低閾值的因子（如天空生理輻射），其閾值分別取地球上相應作物適宜性最好或最差地域的水平。對于某些定性生態因子（如土壤質地）需按照一定規則將不同質的特征進行數量化描述。如根據黑龍江省土壤質地，參照陳立亭的土壤肥力評分標準[1]，將黑土、黑鈣土、草甸土、白漿土、暗棕壤、沼澤土、棕色針葉林土、鹽土分別依次賦予級別數值8，7，6，…，1，水體賦予數值為0。如被評價地域土壤為黑鈣土，則該生態因子取值7。

大豆各項因子指標均以4月下旬開始種植為基準進行量化的，本文中的大豆生態適宜性評價方法模型是同時評價多種在多個地區的生態適宜性，因此，在生態因子的量化上也采取統一的格式，以便于在計算機上的運行，這是本方法區別以往其他評價模型之處，同時也是定量地描述大豆的生產和分布與環境條件的關系， 大豆生態因子量化如表1。

2.2 氣候因子插值

由于本文所收集的氣象數據只是單點氣象測站的觀測數據，只能代表其周圍小范圍氣象要素數據，而黑龍江省土地面積較大，氣象觀測站相對稀少，要獲得任意區域內局部的氣象要素數據，利用鄰近該區域氣象站點的資料，通過插值生成研究區氣象要素的空間分布圖，是一種有效的解決方法[2]。

目前，國內外較常用的方法是基于空間距離進行插值，一般有3種常有方法：反距離加權法（Inverse distance weight tension）、樣條函數法（Spline）、普通克里格法（Ordinary Kriging）。在參考大量文獻的基礎上，再研究利用ARCGIS中的空間分析模塊，選擇研究區81個氣象測站為樣本，選用反距離加權平方法對氣溫進行空間插值，選用普通克里格法方法對降水量進行插值。

2.3 稀缺性指數分布

利用作物生長指標的無量綱化公式和單生態因子的稀缺性指數計算公式，利用ARCVIEW軟件，得到大豆各單生態因子的分布。

2.4 模糊聚類

對滿足傳遞性的模糊關系R*進行聚類處理，給定不同置信水平的，求Rλ*陣，找出R*的顯示，得到普通的分類關系。當R*=1時，每個樣品自成一類，隨R*值的降低，由細到粗逐漸歸并，最后得到模糊聚類的譜系圖。

本研究疊置后根據新產生的疊置圖和屬性庫中的參數，根據模糊聚類計算，應用參數所得的15個類型，在根據近似原理進一步合并成生態適宜等級，形成大豆生態適宜性級別示意圖。圖中把作物的生態適宜性分為個級別，由高到低為：最適宜、適宜、較適宜和不適宜。

3 生態適宜性描述

根據大豆生態適宜性級別示意圖統計其在不同生態適宜區域的面積及其所占全省面積的比例（表2），可見大豆在全省最適宜種植的區域較大，占21.30%，說明大豆在黑龍江省較為適宜生長。

從大豆的生態適宜性級別分布的空間特征可見，最適宜種植大豆的區域主要分布在黑河地區南部、齊齊哈爾市東部和綏化地區東北部的部分縣（市），同時，哈爾濱東部、牡丹江北部和雞西西部少部分地區也很適宜種植大豆。具體縣（市）和面積比例如表3。

4 結論

本文基于生態適宜性評價的基本理論，利用GIS技術及層次分析等方法，通過對黑龍江大豆種植區生理生態特性與環境關系的分析，篩選出大豆生態適應性評價指標，構建其生態適宜性評價模型，確定各指標的權重，并對其進行種植格局細化的研究。從而實現了黑龍江省大豆種植格局的劃分，為地區種植業結構調整和種植模式的優化提供了更為客觀的，更具靈活性的依據。主要結論如下：

（1）大豆適宜在黑龍江省種植。大豆在全省最適宜種植的區域較大，占21.30%，遠高于除玉米以外的其他農作物。

（2）根據大豆的生態適宜性級別分布的空間特征，最適宜種植大豆的區域主要分布在黑河地區南部、齊齊哈爾市東部和綏化地區東北部的部分縣（市），同時，哈爾濱東部、牡丹江北部和雞西西部少部分地區也非常適宜種植大豆。

參考文獻

[1]劉倩卉，王競紅，王瑞江，等.哈爾濱市三種冷季型草坪草滯塵能力的研究[J].森林工程，2011，03：24-26.

[2]顧弘宇，林濤，陳香君.楊樹栽植中沼氣應用研究設計[J].森林工程，2012，05：23-25.

第一作者簡介：李 積（1981-），女，黑龍江省哈爾濱人，東北農業大學，碩士，工程師。