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篇1

關(guān)鍵詞： 綜合順序分類法；世界草地類型；氣象數(shù)據(jù)

中圖分類號： S 812文獻標(biāo)識碼： A

文章編號： 1009-5500(2011)03-0015-05

草地分類是人類認(rèn)識草地的科學(xué)方法，是合理開發(fā)利用與保護草地的理論基礎(chǔ)。草地中進行的一切經(jīng)營活動，如培育、放牧以及調(diào)查規(guī)劃都是在草地分類的基礎(chǔ)上進行的[1]。因此，只有對草地進行合理的分類，才能將繁雜的世界草地加以區(qū)別，提高對草地應(yīng)用的理論水平。

1985年任繼周、胡自治總結(jié)了草地分類的基本原則和指標(biāo)屬性，提出了草地的氣候－土地－植被綜合順序分類系統(tǒng)（Integrated Orderly Classification System of Grassland,IOCSG）[2]。根據(jù)水熱條件組合的草原學(xué)表現(xiàn)，制定了草原的熱量級和濕潤度指標(biāo)[3]。IOCSG很好地反映了草地植被與氣候的相互關(guān)系，其中的草地分類檢索圖在國際上被稱為任-胡氏檢索圖[4]。1995年，胡自治等又比較研究了世界現(xiàn)存的7大類、數(shù)十種草地分類方法，以草地綜合順序分類法為基礎(chǔ)，修改了分類的水熱指標(biāo)和命名方法，提出了我國草地綜合順序分類新系統(tǒng)[5]。

盡管草地綜合順序分類新系統(tǒng)理論完整縝密，但只針對中國草地進行了實踐，缺乏世界范圍的應(yīng)用。筆者收集全球1961～1990年30年逐日的氣溫與降水?dāng)?shù)據(jù)，利用GIS平臺，依據(jù)草地綜合順序分類法以及氣象要素空間數(shù)據(jù)庫，制作世界草地綜合順序分類圖。

1 數(shù)據(jù)庫的建設(shè)

1.1 數(shù)據(jù)收集

研究數(shù)據(jù)包括世界各地的氣象數(shù)據(jù)（溫度和降水量）和植被類型等。數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)查詢、數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)購買等多種途徑獲得。

1.2 數(shù)據(jù)處理

1.2.1 氣象數(shù)據(jù)的處理 世界各地氣象臺、站1961～1990年逐日降水和氣溫數(shù)據(jù)，以文本文件格式存儲，為了后續(xù)的研究方便，研究將其轉(zhuǎn)化為Excel表格形式儲存。

氣象數(shù)據(jù)里的溫度單位是華氏度，需要轉(zhuǎn)換成攝氏度；降水（PRCP）單位為英寸（inch），需要轉(zhuǎn)換成毫米（mm）。

如果遇到異常值或缺省值的數(shù)據(jù)，則去掉異常值和缺省值并計算出氣象數(shù)據(jù)30年的平均值。

1.2.2分類指標(biāo)的計算 熱量級（Σθ） 獲得的數(shù)據(jù)是日平均氣溫值，因此，將各天記錄的>0 ℃的氣溫值相加，求得>0 ℃的年積溫，用Σθ表示；年降水量（r） 將所收集的日降水量相加求和得到；濕潤度（K） 水分條件用濕潤度（K）表示,公式為：

K=r/0.1Σθ（因Σθ太大，故乘以0.1）。

式中：r為全年降水量。

1.2.3 數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建 將換算得到的1961～1990年30年的世界各氣象站點的Σθ和K，建立相應(yīng)的草地綜合順序分類指標(biāo)數(shù)據(jù)庫。根據(jù)各氣象臺、站的地名、經(jīng)緯度等屬性數(shù)據(jù)，以Excel形式存儲。

1.3 草地分類圖件的制作

在Arc GIS平臺下用普通克里金法（Ordinary Kriging Method，OK）分別進行年積溫和濕潤度插值[6]，依照草地綜合順序分類系統(tǒng)中地帶性植被類型的分類標(biāo)準(zhǔn)，再將年積溫和濕潤度疊加分析，配以世界行政區(qū)劃圖，制作世界草地綜合順序分類圖。

2 研究成果

2.1 草地綜合順序分類指標(biāo)數(shù)據(jù)庫

根據(jù)草地綜合順序系統(tǒng)的分類需要，分類指標(biāo)>0 ℃年積溫（Σθ）和濕潤度指數(shù)（K）的年代越長，越有代表性，一般在30年以上。整理原始數(shù)據(jù)后統(tǒng)計的氣象站點信息見表1。

注：NG-站點代碼；STATION NAME-站點名；LON-經(jīng)度；LAT-緯度；ELEV-海拔

全球7 775個氣象臺、站的30年的＞0 ℃年積溫（Σθ）、年降水量（r）和濕潤度指數(shù)（K）數(shù)據(jù)庫如表2所示。

注：STN-站點代碼；PRCP-年均降水量；TEMP->0℃年積溫；K-濕潤度,部分?jǐn)?shù)據(jù)，下同

利用數(shù)據(jù)代碼源標(biāo)明該代碼所代表的國家、經(jīng)緯度、降水量、積溫（＞0 ℃）和濕潤度，建立草地分類數(shù)據(jù)庫(表3)。

2.2 世界草地綜合順序分類圖

利用Arc GIS軟件，做出的世界草地綜合順序分類(圖1)。將世界陸域草地分為38個草地綜合順序類(表4)。

3 小結(jié)

圖1所示的38個草地綜合順序類大致符合全球氣候帶以及世界植被的地帶性分布。因此，在Arc GIS軟件中，根據(jù)草地綜合順序分類理論制作的世界草地綜合順序分類圖具有一定的科學(xué)性。

研究首次嘗試?yán)肁rg GIS平臺，進行了世界草地綜合順序類的可視化表達，但因研究區(qū)域尺度大（1.95×108km2），收集的數(shù)據(jù)樣本較少（7 775個站點），而且有些區(qū)域氣象臺、站分布稀疏且不均勻，對使用IOCSG進行草地分類造成了一定的困難。加之采用OK插值法，對經(jīng)緯度、海拔、坡向等因素對氣象要素的影響缺乏考慮，限制了對草地類真實狀況的表達，因此，所分出的天然地帶性草地類僅有38個。

下一步的工作首先是收集完善氣象數(shù)據(jù)，并研究能更好的模擬經(jīng)緯度、海拔、坡向等因素對氣象要素影響的插值方法，提高世界草地分類圖的精度。同時，與世界植被類型圖作對比，驗證IOCSG理論的科學(xué)性。

參考文獻：

[1] 劉起. 中國天然草地的分類[J]. 四川草原,1996(2)：1-5.

[2] 胡自治. 草地分類方法研究的新進展[J]. 國外畜牧學(xué)-草地與牧草，1994,4(4):1-9.

[3] 馬軒龍,李文娟,陳全功. 基于GIS與草原綜合順序分類法對甘肅省草地類型的劃分初探[J]. 草業(yè)科學(xué),2009(5):7-13.

[4] 胡自治,高彩霞. 草原綜合順序分類法的新改進 Ⅰ類的劃分指標(biāo)及其分類的檢索圖[J]. 草業(yè)學(xué)報,1995,4(3):1-7.

[5] 任繼周,胡自治,牟新待,等. 草原的綜合順序分類法極其草原發(fā)生學(xué)意義[J]. 中國草原,1980(1):3-8.

[6] 鄔倫,劉瑜,張晶, 等. 地理信息系統(tǒng)原理方法和應(yīng)用[M]. 北京:科學(xué)出版社，2001：178-192.

Establishment of global grassland map based on the Integrated Orderly Classification System of Grassland

GAO Huai-ying1,GUO Jing1,REN Zheng-chaoD2,ZHANG De-gang1,LIU Xiao-ni1,DONG Qin1,LIANG Liang1,LIU Wei1

(1. College of Pratacultural Science,Gansu Agricultural University/Key Laboratory of Grassland Ecosystem，Ministry of Education/Sino-U.S.Centers for Grazingland Ecosystem Sustainability/Pratacultural Engineering Laboratory of Gansu Province,Lanzhou 730070,China； 2. College of Economics and Management,Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070,China)

Abstract: Based on analysis of meteorological data of 7 775 stations from 1961 to 1990,the temperature and precipitation were converted to >0℃ accumulated temperature(Σθ)and humidity(K).With the world administrative map,global grassland classification map based on the Integrated Orderly Classification System of Grassland was established on Arc GIS platform.The result showed that the global grassland could be divided into 38 classes,which was essentially consistent with the distribution of climatic zones and vegetation.Research method and result are proper.