一种人工草地生长适宜区提取方法
【专利摘要】本发明提供一种人工草地生长适宜区提取方法，所述方法包括：获取分析区域的气候和土壤数据；利用所述环境和土壤数据建立气候土壤适宜度评价模型；获取分析区域的地形数据；利用所述地形数据建立地形适宜度评价模型；根据所述气候土壤适宜度评价模型和地形适宜度评价模型建立人工草地综合适宜度评价模型；应用所述人工草地综合适宜度评价模型进行综合适宜性划分，得到所述人工草地生长适宜区分布。通过获取分析区域的气候、土壤数据和地形数据并建立相应的模型，利用模型获得人工草地生长适宜区分布，提高了人工草地生长适宜区提取的全面性和准确性。
【专利说明】一种人工草地生长适宜区提取方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及植物种植【技术领域】，特别是指一种人工草地生长适宜区提取方法。
【背景技术】
[0002] 中国草地资源丰富，天然草地面积约为4亿km2,约占中国国土面积的40%。气候 变化和人类活动的影响使得中国草地大面积退化。草地退化使草地产量下降，影响了畜牧 业的发展，同时草地退化也是造成荒漠化与环境恶化的主要动力与原因。建设人工草地农 业生态系统，利用较少的土地，获得高产优质牧草，缓解家畜对天然牧草的压力使退化草地 得以恢复。但现有的人工草地种植无法全面的考虑对生长的影响因素，因此无法准确的提 取的人工草地生长适宜区。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题是提供一种人工草地生长适宜区提取方法，能够全面准 确的提取的人工草地生长适宜区。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种人工草地生长适宜区提取方法， 所述方法包括：
[0005] 获取分析区域的气候和土壤数据；
[0006] 利用所述环境和土壤数据建立气候土壤适宜度评价模型；
[0007] 获取分析区域的地形数据；
[0008] 利用所述地形数据建立地形适宜度评价模型；
[0009] 根据所述气候土壤适宜度评价模型和地形适宜度评价模型建立人工草地综合适 宜度评价模型；
[0010] 应用所述人工草地综合适宜度评价模型进行综合适宜性划分，得到所述人工草地 生长适宜区分布。
[0011] 优选的，所述利用所述环境和土壤数据建立气候土壤适宜度评价模型，包括：
[0012] 利用土壤温度，水分和遮阳系数计算气候因素限制下的地上净初级生产力；
[0013] 利用土壤养分数据建立养分供应限制下的地上净初级生产力；
[0014] 利用所述气候因素限制下的地上净初级生产力和养分供应限制下的地上净初级 生产力计算地上净初级生产力；
[0015] 分析影响因子的敏感性确定影响因子在气候土壤适宜度评价模型中的权重；
[0016] 利用所述地上净初级生产力和影响因子在气候土壤适宜度评价模型中的权重得 到所述气候土壤适宜度评价模型。
[0017] 优选的，所述利用土壤温度，水分和遮阳系数计算气候因素限制下的地上净初级 生产力，包括：
[0018] 利用以下公式得到所述气候因素限制下的地上净初级生产力；
[0019] ANPPc= ANPP max X fT (T) X fM (M) X fs (S)
[0020] 其中，ANPP。为气候因素限制下的地上净初级生产力，ANPP max(gDW · m_2 · a_〇是理 论上最大地上净初级生产力，fT(T)是温度T对生长的影响，fM(M)是土壤水含量M对生长 的影响，f s (S)是遮阳系数的影响；
[0021] 所述利用土壤养分数据建立养分供应限制下的地上净初级生产力，包括：
[0022] 利用以下公式得到所述养分供应限制下的地上净初级生产力；
[0023]
【权利要求】
1. 一种人工草地生长适宜区提取方法，其特征在于，所述方法包括： 获取分析区域的气候和土壤数据； 利用所述环境和土壤数据建立气候土壤适宜度评价模型； 获取分析区域的地形数据； 利用所述地形数据建立地形适宜度评价模型； 根据所述气候土壤适宜度评价模型和地形适宜度评价模型建立人工草地综合适宜度 评价模型； 应用所述人工草地综合适宜度评价模型进行综合适宜性划分，得到所述人工草地生长 适宜区分布。
2. 根据权利要求1所述的人工草地生长适宜区提取方法，其特征在于，所述利用所述 环境和土壤数据建立气候土壤适宜度评价模型，包括： 利用土壤温度，水分和遮阳系数计算气候因素限制下的地上净初级生产力； 利用土壤养分数据建立养分供应限制下的地上净初级生产力； 利用所述气候因素限制下的地上净初级生产力和养分供应限制下的地上净初级生产 力计算地上净初级生产力； 分析影响因子的敏感性确定影响因子在气候土壤适宜度评价模型中的权重； 利用所述地上净初级生产力和影响因子在气候土壤适宜度评价模型中的权重得到所 述气候土壤适宜度评价模型。
3. 根据权利要求2所述的人工草地生长适宜区提取方法，其特征在于，所述利用土壤 温度，水分和遮阳系数计算气候因素限制下的地上净初级生产力，包括： 利用以下公式得到所述气候因素限制下的地上净初级生产力； ANPPc= ANPP fflax X fT (T) X fM (M) X fs (S) 其中，ANPPc为气候因素限制下的地上净初级生产力，ANPPmax(gDW · m_2 · a_〇是理论上 最大地上净初级生产力，fT(T)是温度T对生长的影响，fM(M)是土壤水含量M对生长的影 响，fJS)是遮阳系数的影响； 所述利用土壤养分数据建立养分供应限制下的地上净初级生产力，包括： 利用以下公式得到所述养分供应限制下的地上净初级生产力； ANPPn H1SMNun，Wmot X NfJx Fi X {C ·· N)丨 其中，ANPPn为养分供应限制下的地上净初级生产力，Navail是可利用的矿物氮（土壤 溶液中和植物氮库中的氮）；Nfix为植物固氮；是一个植被根部摄取营养的系数;Fi是植 物组织i所占植物总潜在N吸收量（N availXWrotrtXNfix)的比例；(C : Nh是植物组织i的 C : N 比； 所述利用所述气候因素限制下的地上净初级生产力和养分供应限制下的地上净初级 生产力计算地上净初级生产力，包括： 利用以下公式得到地上净初级生产力； ANPP = min (ANPPc, ANPPn) 其中，ANPP为所述地上净初级生产力。
4. 根据权利要求3所述的人工草地生长适宜区提取方法，其特征在于，所述温度T通过 以下公式得出： T = ft (tmx, tmn) 其中，tmx为月平均最高温度，tmn为月平均最低温度； 所述土壤水含量M通过以下公式得出： M = fm(prep, irri, et, sand, silt, clay, nlayer) 其中，prep为月降水量，irri为灌溉水量，et为蒸散量，sand为土壤沙粒含量，silt为 土壤粉粒含量，clay为土壤粘粒含量，nlayer为土层数量； 土壤PH对生长的影响通过以下公式得出： S〇MDec= f Dec (PH) C : N = fS0M(S0M，S0MDec) 其中，SOM116。为有机质分解率，SOM为土壤有机质。
5. 根据权利要求3所述的人工草地生长适宜区提取方法，其特征在于，所述分析影响 因子的敏感性确定影响因子在气候土壤适宜度评价模型中的权重，包括： 所述影响因子的敏感性可以通过下式得出：
其中，ANPP(Xi)为影响因子Xi为实际值时的地上生物量模拟值，是影响因 子X/变化Λ X时的地上生物量模拟值，X i为第i个影响因子的实际值，Y i为第i个影响因 子的敏感性； 利用下式得到影响因子在气候土壤适宜度评价模型中的权重：
其中，Wi为第i个影响因子在气候土壤适宜度评价模型中的权重； 所述利用所述地上净初级生产力和影响因子在气候土壤适宜度评价模型中的权重得 到所述气候土壤适宜度评价模型，包括： 根据权重叠加模型的原理，利用以下公式对标准化以后的各影响因子进行加权求和， 得到所述气候土壤适宜度评价模型；
其中，S为适宜度；Wi为第i项影响因子的权重；Xi为第i项标准化后的影响因子；η为 影响因子个数； 变量标准化公式：
其中，Ei为标准化值；X 数据原始值；Xmin为数据最小值；Xmax为数据最大值，
其中，Ei为标准化值；XiS数据原始值；α为数据适宜性范围；β为数据最佳适宜性阈 值。
6. 根据权利要求1所述的人工草地生长适宜区提取方法，其特征在于，所述方法还包 括：对所述气候土壤适宜度评价模型进行校正； 所述对所述气候土壤适宜度评价模型进行校正，包括： 比较所述气候土壤适宜度评价模型的模拟值与观测值的吻合程度； 利用以下公式计算所述气候土壤适宜度评价模型的误差；
其中，RMSE为所述误差，Mi和Li分别为模拟值和实测值，η为观测样本数； 利用所述误差对所述气候土壤适宜度评价模型校正。
7. 根据权利要求1所述的人工草地生长适宜区提取方法，其特征在于，所述利用所述 地形数据建立地形适宜度评价模型，包括： 利用所述地形数据根据邻域分析法进行起伏度分析； 然后利用数字高程模型数据计算出地形坡度，对坡度数据进行分级； 综合地形起伏度分析和地形坡度数据，建立地形适宜度模型。
8. 根据权利要求1所述的人工草地生长适宜区提取方法，其特征在于， 所述应用所述人工草地综合适宜度评价模型进行综合适宜性划分，得到所述人工草地 生长适宜区分布，包括： 利用所述人工草地综合适宜度评价模型生成气候土壤适宜度分布图和地形适宜度分 布图； 对气候土壤适宜度分布图和地形适宜度分布图进行叠加分析和综合适宜性划分，得到 所述人工草地生长适宜区分布。
9. 根据权利要求1至8任意一项所述的人工草地生长适宜区提取方法，其特征在于，所 述气候和土壤数据包括：温度数据、湿度数据、光照数据、风力数据、空气质量数据、土壤温 度数据、土壤含水量数据、土壤PH数据、土壤养分数据和测量参数数据中的至少一种。
10. 根据权利要求9任意一项所述的人工草地生长适宜区提取方法，其特征在于，所述 气候和土壤数据的获取以月平均值。
【文档编号】G06F19/00GK104517030SQ201410637959
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2014年11月6日 优先权日:2014年11月6日
【发明者】王宏, 许凯凯, 李晓兵, 刘红海 申请人:北京师范大学