草原綜合順序分類系統(tǒng)第二級亞類的定量劃分研究
——以甘肅省為例

李純斌，吳靜，柳小妮，張德罡

(1．甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院，甘肅蘭州730070;2．甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，甘肅蘭州730070)

草地，在全球生態(tài)系統(tǒng)中占有舉足輕重的地位［1-2］，它的發(fā)生和發(fā)展反映著地球生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)生和演進(jìn)方向［3-5］。草地的分布有著較強(qiáng)的規(guī)律性，對草地系統(tǒng)的分類是認(rèn)識草地分布規(guī)律和演化機(jī)理的重要手段，特別是在現(xiàn)代技術(shù)手段下，用定量化方法進(jìn)行草地分類研究，對揭示草地分布的規(guī)律性，提升草地研究的科學(xué)性有重要意義［6-7］。

我國的草地分類研究經(jīng)過了幾十年的發(fā)展，形成了以中國草地分類系統(tǒng)和草原綜合順序分類系統(tǒng)為主的兩大分類體系［8］。其中草原綜合順序分類以其在定量化方面的優(yōu)勢，在科學(xué)性上站到了世界草地分類的科學(xué)前沿。

草原綜合順序分類系統(tǒng)，首先以生物氣候指標(biāo)為依據(jù)，將具有統(tǒng)一地帶性農(nóng)業(yè)生物氣候特征的草地劃分為類，目前使用的劃分指標(biāo)是＞0℃積溫和濕潤度K值。類是分類體系的核心，若干類可合并為一個類組。類之下繼續(xù)劃分為亞類，亞類以土地特征為指標(biāo)加以劃分，具體指標(biāo)為土壤類型和地形。亞類之下根據(jù)植物特征劃分為型，必要時可再劃分為亞型及微型，型的劃分指標(biāo)具體是指草地植物群落中的優(yōu)勢種。在此分類系統(tǒng)中，類是基本單位，類組、亞類、型、亞型和微型都是輔助單位［8-12］。

目前，草原綜合順序分類系統(tǒng)已經(jīng)在第1級——“類”建立了完整的檢索圖，實(shí)現(xiàn)了類一級的定量化，雖然在定量數(shù)據(jù)方面受制于現(xiàn)有研究條件的限制，出現(xiàn)“以點(diǎn)代面，以相鄰生境代替實(shí)際生境”的問題［13-14］，但是在理論體系，指標(biāo)設(shè)計(jì)方面都較為完善。在定量化方面還有待補(bǔ)充完善的是第2級“亞類”和第3級“型”，二者目前還沒有定量化工作展開。所以，進(jìn)行第2，3級的定量化分類是草原綜合順序分類系統(tǒng)定量化發(fā)展的一個重要方向［7］。

不論是在中國草地分類法里，抑或是在草原野外調(diào)查工作中，亞類這一級別往往是個過渡性級別，在描述上往往也較為簡單。在草原綜合順序分類法中，雖然將其劃分為3級分類指標(biāo)中的第2級，給出了劃分的原則，但其定量化分類的方法和原則還不明確，也未見實(shí)際定量劃分的報(bào)道。

在中國草地分類法中對亞類的劃分和名稱有具體的定性描述，而在草原綜合順序分類法中卻沒有具體的劃分和命名。而正因?yàn)槿鄙賮嗩惣墑e，致使草原綜合順序分類系統(tǒng)在應(yīng)用中受到限制，所以在野外調(diào)查中目前還很少有人使用草原綜合順序分類系統(tǒng)作為草地類型劃分的分類描述工具，使草原綜合順序分類系統(tǒng)的實(shí)用性受到影響。

本文以草原綜合順序分類系統(tǒng)的第2級——“亞類”為研究對象，在對亞類的分類指標(biāo)進(jìn)行綜合分析的基礎(chǔ)上，提出了草地亞類定量劃分方法和原則，并據(jù)此以甘肅省為研究區(qū)域進(jìn)行了亞類的劃分實(shí)踐。

1 材料與方法

1．1 研究區(qū)概況

甘肅省介于 32°11'～42°57'N、92°13'～108°46'E 之間，東西長1655 km，南北寬 530 km，地域狹長。區(qū)內(nèi)氣候類型多樣，既有亞熱帶氣候也有高原寒溫帶氣候;冰川、高原、荒漠戈壁、丘陵、沙漠、森林等土地類型多種多樣;地形復(fù)雜多變，動植物種類繁雜，草地類型多樣。

選擇甘肅省為二級類定量劃分的研究區(qū)域，一是鑒于其草地類型的豐富性，地形地貌和土壤類型的多樣性，氣候的復(fù)雜性在全國都處于較為顯著的地位，因此在研究草地分類研究中具有其突出優(yōu)勢;二是本區(qū)域的草地科學(xué)研究工作基礎(chǔ)較為深厚，較易獲得研究數(shù)據(jù)和研究參考文獻(xiàn)。

1．2 數(shù)據(jù)源

DEM 數(shù)據(jù):本研究使用 STRM3-DEM(Shuttle Radar Topography Mission，http://datamirror．csdb．cn/dem)90 m分辨率數(shù)據(jù)，約相當(dāng)于1∶25萬比例尺地形圖。投影方式采用Albers Conical Equal Area。

遙感影像:選用 MODIS09GA、MODIS13A2 數(shù)據(jù)(http://modis．gsfc．nasa．gov/)。其中 MODIS09GA 是每日地表反照率數(shù)據(jù)集，包括7個波段反照率和相應(yīng)的質(zhì)量控制數(shù)據(jù)，空間分辨率為500m;MODIS13A2是16 d合成植被指數(shù)數(shù)據(jù)集，包括NDVI(歸一化植被指數(shù))、EVI(增強(qiáng)型植被指數(shù))及相應(yīng)的質(zhì)量控制數(shù)據(jù)，空間分辨率為1 km。投影轉(zhuǎn)換為Albers Conical Equal Area。

土壤矢量數(shù)據(jù):采用全國土壤普查辦公室1995年編制并出版的《1∶100萬中華人民共和國土壤圖》，投影轉(zhuǎn)換為Albers Conical Equal Area。

氣象數(shù)據(jù):氣象數(shù)據(jù)來源于美國國家氣候數(shù)據(jù)中心(National Climatic Data Center，NCDC，http://www．ncdc．noaa．gov/)第7版數(shù)據(jù)集，研究采用甘肅省及周邊地區(qū)202個氣象站點(diǎn)1960－2009年逐日降水量和氣溫資料。數(shù)據(jù)處理為多年平均降水和＞0℃年積溫。

行政區(qū)劃數(shù)據(jù):采用中國科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺提供的中國1∶100萬中國行政數(shù)據(jù)。

驗(yàn)證數(shù)據(jù):采用2005年和2006年甘肅省草地實(shí)地監(jiān)測數(shù)據(jù)，經(jīng)過整理篩選，形成共計(jì)297個有效驗(yàn)證數(shù)據(jù)，野外調(diào)查依據(jù)《草地資源與生態(tài)監(jiān)測技術(shù)規(guī)程(NY/T1233－2006)》進(jìn)行采樣。野外詳細(xì)調(diào)查了采樣點(diǎn)的經(jīng)緯度、海拔、地貌、草地類、坡度坡向、土壤質(zhì)地、主要植物等信息，為驗(yàn)證工作提供了較好的工作基礎(chǔ);樣點(diǎn)分布于肅南、肅北、阿克塞、天祝、山丹、古浪、高臺、瓜州共8個縣市。

1．3 研究方法

1．3．1 亞類劃分指標(biāo)選擇 亞類的劃分指標(biāo)是土地條件，土地是土壤和地形條件的有機(jī)結(jié)合，是在一定土壤條件下的地形，或一定地形條件下的土壤，在概念上不可分割，就好比家庭種花用的花盆和土結(jié)合一樣，有盆無土和有土無盆都不行。但在具體的定量劃分中需要進(jìn)行一定的取舍，如胡自治［8］論述為“在亞類劃分中，在地形復(fù)雜地區(qū)使用地形指標(biāo)進(jìn)行劃分，在平原丘陵區(qū)用土壤或土壤基質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行劃分”。

那么應(yīng)如何區(qū)分地形復(fù)雜程度?土地學(xué)中的土地概念的核心也是土壤和地形(地貌)［9］，現(xiàn)在的土地學(xué)分類，沒有給草原分類提供一個更好的現(xiàn)成系統(tǒng)利用。但土壤學(xué)和地貌學(xué)分別為平地草原和山地草原的亞類分類提供了可用的指標(biāo)系統(tǒng)。其中一個辦法是根據(jù)土壤調(diào)查中對調(diào)查區(qū)復(fù)雜程度的定義進(jìn)行復(fù)雜程度劃分。如全國第2次土壤普查中將調(diào)查區(qū)的復(fù)雜等級程度分為5個等級:I沖積平原與高平原，II切割平原與沖積平原，III丘陵、洼澇平原與河谷平原，IV山地、鹽堿地、沼澤地、水稻區(qū)，V高度集約的農(nóng)地。但是仔細(xì)分析這5類調(diào)查區(qū)的劃分，發(fā)現(xiàn)其劃分依據(jù)較為復(fù)雜，難以幾個定量指標(biāo)進(jìn)行區(qū)分。

另一種方法是使用地貌學(xué)分類中對山地和平原的定義，將山地視為地形復(fù)雜區(qū)域，這里的平原既包括低海拔區(qū)域的平原丘陵，也包含高海拔地區(qū)廣闊的平坦地表。在地貌研究中進(jìn)行山地和平原的定量劃分已經(jīng)有一定的工作基礎(chǔ)，劃分指標(biāo)較為清晰，相對容易實(shí)現(xiàn)。所以，利用地貌學(xué)中關(guān)于山地和平原的劃分定義，以定量的手段進(jìn)行山地和平原的劃分，山地選用基本地貌類型進(jìn)行草地亞類劃分，平原選用土壤亞類進(jìn)行草地亞類劃分是進(jìn)行草地亞類劃分的較為便捷的手段，因而以此作為本研究亞類劃分指標(biāo)選用的依據(jù)。

綜上，在亞類劃分中分別用地形(地貌)指標(biāo)劃分山地草原(地貌學(xué)分類中的山地類型)亞類，土壤指標(biāo)劃分平原草原(地貌學(xué)分類中的平原類型)亞類。

1．3．2 分類原則 1)為便于和其他學(xué)科進(jìn)行交流，并跟進(jìn)其最新研究成果，地形(地貌)的劃分和命名以《中國1∶1000000地貌圖制圖規(guī)范(試行)》(1987)［15］為依據(jù)。

2)土壤的劃分和命名以席承藩［16］主編的《中國土壤》(1994)確定的土壤發(fā)生分類系統(tǒng)為依據(jù)。

3)不再使用土壤基質(zhì)作為劃分的指標(biāo)。

4)對亞類2個劃分指標(biāo)的選用上，確定山地用地貌指標(biāo)進(jìn)行分類，平原用土壤指標(biāo)進(jìn)行分類。其中平原并不只是指低海拔區(qū)域的平原，高海拔區(qū)的平坦地表也認(rèn)為是平原(平地)。

5)在亞類命名中，使用“類名+基本地貌類型名”，“類名+土壤亞類”的連續(xù)命名方法。這樣方便記憶，并容易和地貌學(xué)、土壤地理學(xué)的研究相互映照。另外，由于同一地貌類型可以在不同的草原大類中出現(xiàn)，“類名+基本地貌類型名”的連續(xù)命名，可以區(qū)別不同大類同一地貌類型亞類的生態(tài)和生產(chǎn)條件的差異。

1．3．3 亞類的劃分指標(biāo)體系 1)山地草原亞類的指標(biāo)體系:選用基本地貌類型的劃分標(biāo)準(zhǔn)(表1)作為地形指標(biāo)的分類指標(biāo)體系。在劃分中使用小起伏低山、中起伏高山等名詞作為亞類的基本名稱，在亞類命名中使用“類名+基本地貌類型名”，如“微溫極干溫帶荒漠類小起伏中山亞類”。

2)平原草原亞類的指標(biāo)體系:使用土壤發(fā)生分類中土壤亞類的劃分和命名作為此亞類的依據(jù)。在劃分中使用淡栗鈣土、寒鈣土等名詞作為亞類的基本名稱，在亞類命名中使用“類名+土壤亞類名”，如“微溫極干溫帶荒漠類寒鈣土亞類”。

2 結(jié)果與分析

2．1 定量劃分路線

首先，通過定量方法區(qū)分山地和平原，在此基礎(chǔ)上，在山地選擇地形(地貌)指標(biāo)進(jìn)行劃分，在平原使用土壤亞類指標(biāo)進(jìn)行劃分，以草地類一級的劃分成果作為基礎(chǔ)，在交選的基礎(chǔ)上形成草原綜合順序分類的亞類分類結(jié)果(圖1)。

2．2 山地草原亞類(地形地貌)的定量劃分

2．2．1 劃分步驟 劃分山地和平原－提取海拔和分級－計(jì)算地勢起伏度和分級－地圖代數(shù)運(yùn)算－甘肅省地貌基本類型分類結(jié)果－草原山地亞類。

2．2．2 劃分過程 利用SRTM-DEM數(shù)據(jù)，計(jì)算甘肅省SRTM3的數(shù)字地形模型(DEM)的最佳地勢起伏度統(tǒng)計(jì)單元，計(jì)算分析窗口的最大高程值Hmax和最小高程值Hmin，利用公式Relief=Hmax－Hmin，將甘肅省地勢起伏度分為7級，平原(起伏度＜30 m)、臺地(起伏度＞30 m)、丘陵(起伏高度100～200 m)、小起伏山地(起伏高度200～500 m)、中起伏山地(起伏高度500～1000 m)、大起伏山地(起伏高度1000～2500 m)和極大起伏山地(起伏高度＞2500 m)，得出甘肅省SRTM-DEM(1∶25萬尺度)地勢起伏度分布圖。同時，根據(jù)選取的地貌分類方案，將海拔分為5級，即低海拔(＜1000 m)、中海拔(1000～2000 m)、高中海拔(2000～4000 m)、高海拔(4000～6000 m)和極高海拔(＞6000 m)。

表1 草原綜合順序分類系統(tǒng)二級類——地形指標(biāo)劃分的分類體系Table 1 Index ofmontana classification，CSCS(comprehensive and sequential classification system of grassland)

圖1 草地亞類劃分路線圖Fig．1 Route of subclass classification of grassland

將地貌海拔分級成果和地勢起伏度圖進(jìn)行疊加分析，根據(jù)山地草原亞類劃分標(biāo)準(zhǔn)，得到定量化的甘肅省山地亞類地貌指標(biāo)分布圖。

2．3 平原草原亞類(土壤)的定量劃分

利用中國1∶100萬土壤數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，采用MODIS數(shù)據(jù)及DEM數(shù)據(jù)，在MRT(Modis Reprojection Tool)、ERDAS(v8．5)、ARCGIS(v10．0)數(shù)據(jù)處理軟件平臺的支持下，根據(jù)土壤分類的主要影響因素和遙感數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，選取土壤亮度、植被指數(shù)、地形坡度、水體指數(shù)、土壤溫度、濕度指數(shù)、紋理特征等作為分類依據(jù)，采用監(jiān)督分類法進(jìn)行甘肅省土壤定量化分類。以甘肅省土壤類型圖為相對真值，利用混淆矩陣進(jìn)行分類結(jié)果評價，總體分類精度為62．50%，KAPPA=0．6053。

對分析后的圖像進(jìn)行重編碼，歸為36個土壤亞類。再通過眾數(shù)濾波將6 km2以下的分類圖斑進(jìn)行濾波合并。由此形成甘肅省定量化數(shù)字土壤分布圖。

2．4 山地草原亞類劃分結(jié)果與平原草地亞類劃分結(jié)果交選

2．4．1 山地和平原的定量劃分 在DEM中，山地可以被看做是由一些坡度大于一個閾值，并且圖斑相連達(dá)到一定面積的坡面。因此，恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行坡度的分級，合理的設(shè)置坡度閾值和確定最小圖斑面積，是完成山地和平原界限定量化提取的前提［14-19］。采用模式分級法中的自然斷裂點(diǎn)分級方法進(jìn)行坡度的分級，確定坡度閾值為3°，得到山地和平原初分結(jié)果。因?yàn)槠皆械臉O小片坡度大于分級點(diǎn)的柵格不能算作是山地，而山地中的小片坡度較小的平地也不能就說是平原，所以要達(dá)到一定的面積才能稱之為平原和山地。所以在進(jìn)行面積閾值確定的時候，根據(jù)甘肅省的地貌特點(diǎn)，結(jié)合甘肅省地貌圖，進(jìn)行了反復(fù)試驗(yàn)，設(shè)定了面積閾值為6 km2。這樣以坡度＞3°，連續(xù)面積＞6 km2劃分為山地，其他劃分為平原，得到山地和平原分類圖(圖2a)。

2．4．2 山地草原亞類和平原亞類的交選 根據(jù)工作中制定的草地亞類劃分原則，在區(qū)分山地和平原的基礎(chǔ)上，利用地貌數(shù)據(jù)劃分山地草原亞類(圖2b)，用土壤數(shù)據(jù)劃分平原亞類(圖2c)。

交選結(jié)果見圖2，山地和平原的劃分結(jié)果深藍(lán)色為山地，淺藍(lán)色部分為平原(圖2a)。

圖2 亞類劃分交選圖Fig．2 Subclass classification area options

2．5 亞類分類結(jié)果

圖3 甘肅省草地亞類劃分結(jié)果Fig．3 Result of grassland subclass of Gansu Province

將山地和平原(平地)亞類定量劃分結(jié)果疊加于甘肅省草原綜合順序分類的一級類的結(jié)果圖［20］，得到亞類劃分結(jié)果圖。山地草原以基本地貌類型為劃分指標(biāo)，共劃分為183個亞類;平原草原以土壤亞類為劃分指標(biāo)，共劃分為385個亞類;共計(jì)將甘肅省草地依據(jù)草原綜合順序分類法劃分為568個亞類(圖3)。具體的有，ⅠA1-M-IRIAM:寒冷極干寒帶荒漠、高山荒漠類中起伏中山亞類 (面積29．2 km2);ⅠA1-M-LRSAM:寒冷極干寒帶荒漠、高山荒漠類小起伏高中山亞(面積174．62 km2);ⅠA1-M-IRSAM:寒冷極干寒帶荒漠、高山荒漠類中起伏高中山亞類(面積173．12 km2);ⅠB8-M-IAH:寒冷干旱寒帶半荒漠、高山半荒漠類中海拔丘陵亞類(面積57．42 km2);ⅠB8-M-LRIAM:寒冷干旱寒帶半荒漠、高山半荒漠類小起伏中山亞類(面積253．79 km2);ⅠB8-M-IRIAM:寒冷干旱寒帶半荒漠、高山半荒漠類中起伏中山亞類(面積377．13 km2);ⅠB8-M-HRIAM:寒冷干旱寒帶半荒漠、高山半荒漠類大起伏中山亞類(面積79．25 km2);ⅠB8-M-SAH:寒冷干旱寒帶半荒漠、高山半荒漠類高中海拔丘陵亞類(面積316．18 km2);ⅠB8-M-LRSAM:寒冷干旱寒帶半荒漠、高山半荒漠類小起伏高中山亞類(面積1421．95 km2);ⅠB8-M-IRSAM:寒冷干旱寒帶半荒漠、高山半荒漠類中起伏高中山亞類(面積1580．1 km2);ⅠB8-MHRSAM:寒冷干旱寒帶半荒漠、高山半荒漠類大起伏高中山亞類(面積108．49 km2);ⅠB8-M-LRHAM:寒冷干旱寒帶半荒漠、高山半荒漠類小起伏高山亞類(面積8．91 km2);ⅠB8-M-IRHAM:寒冷干旱寒帶半荒漠、高山半荒漠類中起伏高山亞類(面積81．02 km2);ⅠC15-M-LRIAM:寒冷微干干燥凍原、高山草原類小起伏中山亞類(面積140．44 km2);ⅠC15-M-IRIAM:寒冷微干干燥凍原、高山草原類中起伏中山亞類(面積298．93 km2);ⅠC15-M-SAH:寒冷微干干燥凍原、高山草原類高中海拔丘陵亞類(面積32．13 km2);ⅠC15-M-LRSAM:寒冷微干干燥凍原、高山草原類小起伏高中山亞類(面積408．94 km2);ⅠC15-M-IRSAM:寒冷微干干燥凍原、高山草原類中起伏高中山亞類(面積736．99 km2);ⅠC15-M-HRSAM:寒冷微干干燥凍原、高山草原類大起伏高中山亞類(面積45．44 km2);ⅠC15-M-IRHAM:寒冷微干干燥凍原、高山草原類中起伏高山亞類(面積1．34 km2);ⅡA2-M-IAH:寒溫極干山地荒漠類中海拔丘陵亞類(面積34．33 km2);ⅡA2-M-LRIAM:寒溫極干山地荒漠類小起伏中山亞類(面積154．71 km2);ⅡA2-M-IRIAM:寒溫極干山地荒漠類中起伏中山亞類(面積90．3 km2);ⅡA2-MLRSAM:寒溫極干山地荒漠類小起伏高中山亞類(面積38．06 km2);ⅡA2-M-IRSAM:寒溫極干山地荒漠類中起伏高中山亞類(面積237．63 km2);ⅡB9-M-IAH:寒溫干旱山地半荒漠類中海拔丘陵亞類(面積600．41 km2);ⅡB9-M-IRIAM:寒溫干旱山地半荒漠類中起伏中山亞類(面積2490．73 km2);ⅡB9-M-IRSAM:寒溫干旱山地半荒漠類中起伏高中山亞類(面積5321．48 km2);ⅡC16-M-IAH:寒溫微干山地草原類中海拔丘陵亞類(面積107．7 km2);ⅡC16-M-LRIAM:寒溫微干山地草原類小起伏中山亞類(面積689．6 km2);ⅡC16-M-IRIAM:寒溫微干山地草原類中起伏中山亞類(面積521．56 km2);ⅡC16-M-SAH:寒溫微干山地草原類高中海拔丘陵亞類(面積110．62 km2);ⅡC16-M-LRSAM:寒溫微干山地草原類小起伏高中山亞類(面積906．69 km2);ⅡC16-M-IRSAM:寒溫微干山地草原類中起伏高中山亞類(面積718．83 km2);ⅡC16-M-HRSAM:寒溫微干山地草原類大起伏高中山亞類(面積10．47 km2);ⅡD23-M-LRIAM:寒溫微潤山地草甸草原類小起伏中山亞類(面積160．08 km2);ⅡD23-M-IRIAM:寒溫微潤山地草甸草原類中起伏中山亞類(面積218．13 km2);ⅡD23-M-HRIAM:寒溫微潤山地草甸草原類大起伏中山亞類(面積4．77 km2);ⅡD23-M-LRSAM:寒溫微潤山地草甸草原類小起伏高中山亞類(面積84．94 km2);ⅡD23-M-IRSAM:寒溫微潤山地草甸草原類中起伏高中山亞類(面積478．78 km2);ⅡE30-M-IRIAM:寒溫濕潤山地草甸類中起伏中山亞類(面積24．74 km2);ⅡF37-M-IAH:寒溫潮濕溫性針葉林類中海拔丘陵亞類(面積65．65 km2);ⅢA3-M-IAH:微溫極干溫帶荒漠類中海拔丘陵亞類(面積222．4 km2);ⅢA3-MLRIAM:微溫極干溫帶荒漠類小起伏中山亞類(面積711．42 km2);ⅢA3-M-LRSAM:微溫極干溫帶荒漠類小起伏高中山亞類(面積2．66 km2);ⅢA3-M-IRSAM:微溫極干溫帶荒漠類中起伏高中山亞類(面積7．46 km2);ⅢB10-M-IAH:微溫干旱溫帶半荒漠類中海拔丘陵亞類(面積2397．28 km2);ⅢB10-M-LRIAM:微溫干旱溫帶半荒漠類小起伏中山亞類(面積8589．34 km2);ⅢB10-M-IRIAM:微溫干旱溫帶半荒漠類中起伏中山亞類(面積3063．06 km2);ⅢB10-M-IRSAM:微溫干旱溫帶半荒漠類中起伏高中山亞類(面積836．44 km2)。

其中，面積在1000 km2以上的亞類有76個，而其中面積在5000 km2以上的16個亞類依次為:微溫干旱溫帶半荒漠類暗冷鈣土亞類，主要分布于敦煌東部、肅北縣北部，瓜州東北部和肅北北山南部地區(qū);微溫干旱溫帶荒漠類荒漠風(fēng)沙土亞類，主要分布于民勤大部分地區(qū)，金昌東北部和沿走廊北緣靠近沙漠區(qū)域的廣大沿線一帶;微溫極干溫帶荒漠類暗冷鈣土亞類，主要分布于敦煌市的大部，瓜州炭山子以西地區(qū);暖溫濕潤落葉闊葉林類小起伏中山亞類主要分布于隴南山地;微溫干旱溫帶荒漠類石膏灰棕漠土亞類，主要分布于肅北北山南部，金塔大部分和玉門東北部地區(qū);暖溫濕潤落葉闊葉林類中起伏中山亞類主要分布于隴南山地;微溫濕潤森林草原、落葉闊葉林類小起伏中山亞類主要分布于甘肅中部地區(qū)的黃土高原丘陵溝壑區(qū);微溫濕潤森林草原、落葉闊葉林類黑麻土亞類主要分布于隴中黃土高原中部和環(huán)縣北部;微溫干旱溫帶荒漠類寒鈣土亞類主要分布于河西走廊平原區(qū);微溫干旱溫帶荒漠類小起伏中山亞類主要在阿克塞、肅北、玉門一帶沿祁連山北緣分布;暖溫濕潤落葉闊葉林類黃綿土亞類主要分布于隴東黃土高原區(qū);微溫潮濕針葉闊葉混交林類小起伏中山亞類主要分布于青藏高原東緣的臨夏蓮花山以南，合作市、臨潭縣、卓尼縣、碌曲縣中東部、夏河縣南部地帶、暖溫濕潤落葉闊葉林類黑麻土亞類主要分布于隴東黃土高原區(qū);微溫極干溫帶荒漠類寒鈣土亞類，分布于阿克塞縣阿爾金山以北沖積洪積平原至庫木塔格沙漠以南一帶;寒溫干旱山地半荒漠類中起伏高中山亞類主要分布在阿克塞縣至肅南祁連山北緣地區(qū);微溫潮濕針葉闊葉混交林類中起伏中山亞類主要分布于青藏高原東緣臨潭縣、迭部縣、和政縣、康樂縣一帶。

2．6 分類結(jié)果驗(yàn)證

利用GIS平臺將亞類分類結(jié)果數(shù)據(jù)提取至坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)集，與樣地調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行對比驗(yàn)證(表2)。對比驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)山地亞類的精度達(dá)到72．28%，平原(平地)亞類精度為55．97%，亞類總體驗(yàn)證精度達(dá)到62．98%。分類結(jié)果基本達(dá)到分類要求。

表2 對比驗(yàn)證結(jié)果Table 2 Result of com parative validation

3 討論

3．1 亞類定量劃分中是否應(yīng)選擇土壤亞類

在胡自治［8］的論述中認(rèn)為應(yīng)該選用土壤亞類進(jìn)行草地亞類的劃分，然而，在實(shí)際的土壤類型定量劃分中，劃分到土壤類的精度較高，也較為容易實(shí)現(xiàn)，而劃分到土壤亞類則會存在較大的困難［20］。在本次土壤亞類定量劃分中，初始選取了57個類型進(jìn)行監(jiān)督分類，定量分類的結(jié)果劃分出36個土壤亞類，劃分精度為62%，低于亢慶等［21-22］在土壤類一級70%的分類精度。所以，如果從便于進(jìn)行草地亞類劃分的角度，選擇土壤類一級指標(biāo)進(jìn)行劃分是相對較好的選擇。

另外，在干旱區(qū)域習(xí)慣使用土壤基質(zhì)作為亞類的劃分和描述指標(biāo)。實(shí)際在土壤亞類劃分中已經(jīng)將沙漠劃分為荒漠風(fēng)沙土，荒漠劃分為灰棕漠土，石膏灰棕漠土等。所以，在劃分中只是叫法的不同，在野外草原調(diào)查中，只要準(zhǔn)備好對照表，就可以建立其對應(yīng)關(guān)系。所以使用土壤亞類可以解決實(shí)踐中使用土壤基質(zhì)的問題。

3．2 基本地貌形態(tài)類型的選取

胡自治［8］指出，在亞類劃分中，應(yīng)選用中地貌類型進(jìn)行亞類的劃分，并詳細(xì)列舉出了中地貌類型。但是其與現(xiàn)在的地貌分類系統(tǒng)存在一定的差異。同時，在實(shí)際的定量化工作中，對中地貌進(jìn)行定量化分類也存在一定的困難。

在地貌分類中，胡自治［8］列舉出的地貌類型可以在其中的地貌類和地貌亞類中找到相應(yīng)的類別。其中，地貌類根據(jù)成因劃分，可分為海成、湖成、流水、風(fēng)成、冰川、冰緣、干燥、黃土、喀斯特、火山熔巖;地貌亞類以次級成因劃分，隨成因類型變化而變化，基本分為抬升/侵蝕、下降/堆積［23］。這些劃分因子目前還較難進(jìn)行完整的定量劃分，需要大量的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。所以在現(xiàn)有條件下，選擇基本地貌類型進(jìn)行草地亞類劃分是一個可行選擇。待地貌定量化研究有一定進(jìn)展后，再考慮將草地亞類的地貌指標(biāo)細(xì)化到地貌類和亞類一級。

3．3 草地類型的命名

在類的命名中任繼周等［12］和胡自治等［8，24］認(rèn)為:“類的名稱根據(jù)熱量計(jì)和濕潤度級相連綴，再輔以地帶性代表植被(頂級植被)確定，這樣，類的名稱既有一定的抽象性，意義又較明確，例如，微溫極干溫帶荒漠類，微溫微干溫帶典型草原類等”。筆者認(rèn)為，這種命名方法不利用計(jì)算機(jī)的檢索，和生態(tài)系統(tǒng)命名方法也不甚對應(yīng)。草地分類系統(tǒng)的分類和命名方法應(yīng)概括為:草地類型=植被群落+生境條件。生境條件是草地發(fā)生發(fā)展的環(huán)境條件，植被群落是依附于生境條件而又與生境相互作用的有機(jī)系統(tǒng)。所以在分類中，我們先找到分類的基礎(chǔ)指標(biāo)(形成生境的氣候指標(biāo)和立地指標(biāo))，但這還不夠，還要有與之相對應(yīng)(或由相互作用而形成的植物群落系統(tǒng))的植物群落系統(tǒng)，這樣，我們就可以對草地進(jìn)行較為完善的分類。進(jìn)而依據(jù)氣候條件——類，立地條件——亞類，生物(動植物)交互層——型，這樣3個層次將草地劃分為不同的分類層次。其中氣候是決定植物生長的決定性因素，在廣域上限定了植物群落的生活適宜性環(huán)境;立地條件是植物生長的現(xiàn)實(shí)條件，土壤、水，風(fēng)等條件的變化隨之有不同的植被類型形成于其上;生物交互環(huán)境層是在一定的立地條件基礎(chǔ)上，由于人為、動物作用(利用方式的一致性)等對區(qū)域環(huán)境中的植物類型的構(gòu)成產(chǎn)生再選擇和適應(yīng)的過程。地形貫穿于第一、二層的要素，在氣候上，由于地形的變化會引起大氣水熱條件的變化，在立地條件上，地形的變化會使土壤中的水熱條件產(chǎn)生再分配的過程，從而影響植被的生長。如果考慮動物和經(jīng)營管理對草原分類的要求，可與任繼周［25］的草地系統(tǒng)的三大界面，即草叢—地境界面(A)，草地—動物界面(B)和草畜—經(jīng)營管理界面(C)相對應(yīng)來說，這3個層次，對應(yīng)的是:類——A 界面，亞類——A 界面，型——B 界面。

這里的概括和學(xué)者們對生態(tài)系統(tǒng)的公式概括(生態(tài)系統(tǒng)=生物群落+環(huán)境條件)在形式上是極為相同的，筆者認(rèn)為區(qū)別主要在以下幾點(diǎn):1)生物群落包括動物、植物、微生物等有機(jī)生命體，范圍遠(yuǎn)廣于植被群落;2)生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境條件應(yīng)還包括除了生境條件外的其他環(huán)境條件。生態(tài)系統(tǒng)是生物群落和其生活的環(huán)境系統(tǒng)相互作用的過程產(chǎn)物，這里面還要包括如動物，人類活動等其他環(huán)境因素。而這些因素正是我們在草原順序分類里面臨的技術(shù)難題。有學(xué)者指出草原順序分類是一種潛在植被的分類，也可說是一種適宜性分類，而不是現(xiàn)狀分類。這種提法正說明了草原順序分類是一種生境分類，在任繼周等［24］和胡自治［8］完善后的分類系統(tǒng)中我們可以見到“寒冷極干寒帶荒漠類”“寒溫微潤山地草甸草原類”“暖熱濕潤常綠—落葉闊葉林類”等對草地類一級劃分的名稱。從中可以看到其首先是生境的分類，即從發(fā)生學(xué)的基礎(chǔ)(水熱條件)出發(fā)，進(jìn)行草地類型的劃分，這正是生境條件，在命名上“類的名稱根據(jù)熱量級和濕潤度級相連綴，再輔以地帶性代表植被(頂級植被)確定”。但是因?yàn)樯鷳B(tài)系統(tǒng)是生物體與環(huán)境相互復(fù)雜作用的結(jié)果，所以在草原綜合順序分類中面臨分類結(jié)果較難與實(shí)地植被類型相對應(yīng)的問題。但這種結(jié)果與實(shí)際的差異，同時也反映了草地的氣候穩(wěn)定性，而這種穩(wěn)定性正是草原順序分類穩(wěn)定的基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

對任繼周和胡自治提出的草原綜合順序分類法原第二級亞類的定性分類改進(jìn)為定量分類，確定了草原亞類的定量劃分原則，山地用地貌指標(biāo)進(jìn)行分類，平原用土壤指標(biāo)進(jìn)行分類。

利用甘肅省DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行了山地和平原(平地)的定量劃分;山地草原以基本地貌類型為劃分指標(biāo)，共劃分為183個亞類;平原(平地)草原以土壤亞類為劃分指標(biāo)，共劃分為385個亞類;共計(jì)將甘肅省草地依據(jù)草原綜合順序分類法劃分為568個亞類。

對山地草原亞類的命名使用“類名+基本地貌類型名”，如“微溫極干溫帶荒漠類小起伏中山亞類”，平原(平地)草原亞類的命名使用“類名+土壤亞類名”，如“微溫極干溫帶荒漠類寒鈣土亞類”。

致謝:感謝胡自治教授在研究全部過程中給予的悉心指導(dǎo);感謝花立民副教授在本研究過程中給予的熱情幫助;感謝張斌才、楊偉、張瑋、申正東、王紅霞、潘冬榮、王蕾欽、杜志成同學(xué)在本研究中大量數(shù)據(jù)處理和分析中的貢獻(xiàn)。

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