白文麗，胡發(fā)成,*，趙雅麗

(1.武威市草原工作站，甘肅 武威 733000；2.天?？h草原工作站)

降水量決定了植被生長的水分條件，是決定植被生產(chǎn)力的有效指標。本研究以高寒草甸草原為研究對象，利用多年采集的地上生物量與年度降水量數(shù)據(jù)，分析降水量對草原植被地上生物量的影響。研究地點選擇在甘肅省天祝藏族自治縣(以下簡稱天?？h)。天?？h位于甘肅省中部，祁連山東端，屬青藏、內(nèi)蒙古、黃土三大高原交匯地帶的一部分，境內(nèi)草原廣闊，牧草豐美，水資源豐富，系黃河水系發(fā)源地之一。全縣有天然草地39.14萬hm2，是一個以牧業(yè)為主的縣，天然草原生物量的產(chǎn)出，影響著全縣生態(tài)環(huán)境保護和社會經(jīng)濟發(fā)展。通過分析研究降水量對高寒草甸草原植被蓋度和地上生物量的影響，進而通過預(yù)測分析年度降水量來預(yù)測年度草原生產(chǎn)力情況，為天然草原核定載畜量提供科學(xué)依據(jù)。

天?？h位于102°01′～103°40′E，36°30′～37°35′N之間，海拔高度 2 040～4 873 m，年平均氣溫-0.2～1.3℃，≥0℃積溫1 327.7～1 738.2℃， 降水量265.5～630 mm，相對無霜期120 d左右，無四季之分，僅分冷暖兩季，冷季長達7個月之久。土壤主要有山地黑鈣土、栗鈣土、 亞高山草甸土、高山草甸土等。天然草原有溫性草原、溫性荒漠化草原、高寒灌叢草甸、高寒草甸、低平地草甸等五種類型，主要牧草有49 科158屬276種，以禾本科(Poaceae)、莎草科(Cyperaceae)和蓼科(Polygonaceae)為主，其次為菊科(Asteraceae)、豆科(Leguminosae sp)、薔薇科(Rosaceae)、藜科(Chenopodiaceae)。

1 材料與方法

1.1 區(qū)域概況

調(diào)查研究范圍為天?？h高寒草甸草原。該類草原是在高寒濕潤氣候條件下發(fā)育形成的一類草地，分布在海拔3 400～4 100 m的高山寒漠下限的高山坡地、渾圓山頂及開闊夷平面。這里氣候寒冷而潮濕，年均溫度一般在0℃以下，年降雨量350～550 mm，日均溫≥10℃的天數(shù)不足50 d，≥10℃年積溫不足500℃，≥0℃年積溫800～1000℃，土壤主要為高山草甸土，母質(zhì)多為殘積坡積物，土層厚 60～100 cm，腐殖質(zhì)層較厚，土質(zhì)疏松，其生境特點是：高寒濕潤，熱量不足，土壤有機質(zhì)不能充分分解轉(zhuǎn)化，部分地段夏季也有大雪覆蓋。草地群落主要由苔草屬、嵩草屬和一些小叢禾草、小雜類草植物組成。植物主要種類有矮嵩草(Kobresia humips(C.B.Mey.)Sweg.)、線葉嵩草(Kobresia capillifolia (Decne.) C. B. Clarke)、珠芽蓼 (Polygonum viviparum L)、頭花蓼(P.capitatum)、垂穗披堿草(Elymus nutans Griseb)、鳳毛菊(Saussurea japonica (Thunb.) DC.)、胎生早熟禾(Poa pratensis L.)、蚤綴(Arenaria serpyllifolia L.)、綠絨蒿(Meconopsis)等，間有灌叢分布。牧草質(zhì)量和適口性較好，耐牧性強，各類家畜均宜。由于氣候高寒，主要用做夏季或夏秋季牧場。

1.2 調(diào)查內(nèi)容與方法

從2013年開始，在土壤類型一致、地勢相對平坦的高寒草甸原禁牧區(qū)設(shè)置樣地11個，每個樣地隨機選取3個1 m×1 m樣方，樣方與樣方之前的間隔不少于250 m，共33個樣方。每年8月中旬測定植被蓋度、草群平均高度、產(chǎn)草量。根據(jù)年度氣象資料，分析降水量對植被蓋度和地上生物量的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1. 不同年度降雨量

從表1中看出，2013～2018年，天?？h年度降雨量差異較大，2018年最高，達516 mm，其次是2016年，達468.7 mm，2015年最低，降雨量為282.4 mm。2018年降雨量比2015年提高了82.72%。

表1 天?？h不同年度不同階段降雨量

根據(jù)天?？h降雨量對植被生長的影響，將降雨量分為三個階段，即1～4月份，5～8月份，9～12月份。1～4月份，2014年、2017年降雨量分別為68.8 mm和63.9 mm，2015年、2016年、2018年基本一致，為30～50 mm。2013年最低，為8.3 mm。5～8月份，2018年降雨量最高，為352.6 mm，其次是2016年，為318 mm，2013年、2014年和2017年在200～270 mm。9～12月份，2013年、2014年和2015年在60～90 mm之間，2016年、2017年和2018年基本一致，在100 mm以上。

2.2 不同年度地上生物量和植被蓋度

從表2中看出，2013～2018年6年中，植被蓋度均為100%。2017年鮮草產(chǎn)量最高，為1 1215.95 kg/hm2,其次是2014年、2018年，2013年鮮草產(chǎn)量最低，為6289.8 kg/hm+2。草群平均高度和鮮草產(chǎn)量呈正相關(guān)。

表2 不同年度降雨量及地上生物量和植被蓋度

2.3 降雨量對地上生物量及植被高度的影響

天?？h高寒草甸草原牧草種類主要以下繁草為主，植株矮小，株叢多半是短營養(yǎng)枝，大量葉片集中于株叢基部。還有蓮座叢草，如車前、風(fēng)毛菊等。在正常年景降雨量下，植被蓋度均在100%以上。

從不同年度降雨量及地上生物量變化情況分析，天然高寒草甸草原產(chǎn)草量不因降雨量的增加而增加。從表2和圖1分析，降雨量在400 mm左右，即可滿足牧草生長需水要求。降雨量過多，由于年度氣溫不高，草群密度大，制約牧草生長，植被低矮，牧草產(chǎn)量降低，從而影響了草原生產(chǎn)能力。

圖1 產(chǎn)草量隨降雨量變化情況 圖2 草群平均高度隨降雨量變化情況

從一年中降雨量的分布來看，1～4月份和5～8月份降雨量的多少，對高寒草甸草原影響較大。2014年、2017年1～4月份降雨量達68.8和63.9 mm，5～8月份降雨量達270.1mm和216.7 mm，鮮草產(chǎn)量為8 614.7 kg/hm2和11 215.95 kg/hm2。2016年、2018年1～4月份降雨量達38.2 mm和34.2 mm，5～8月份降雨量達318 mm和352.6 mm，鮮草產(chǎn)量為6 349.1 kg/hm2和8 614.95 kg/hm2。2013年，1～4月份降雨量達8.3mm，5～8月份降雨量達206.5 mm，鮮草產(chǎn)量為6 289.8 kg/hm2，6年中鮮草產(chǎn)量最低。從以上對比分析可知，1～4月份和5～8月份降雨量對牧草的生長有促進和抑制作用。通過綜合分析，2014年、2017年兩年，1～4月份降雨量60～70 mm之間，5～8月份降雨量在200～270 mm之間，高寒草甸草原牧草長勢最佳，產(chǎn)草量較理想。從圖2看出，降雨量與植被高度的關(guān)系和以上分析基本一致，再不做對比分析。

3 結(jié)論

綜上所述，在高寒草甸草原生態(tài)系統(tǒng)中，春季降水是影響植物生長的重要因素，對于植被群落地上生物量積累具有重要作用，而夏季降水也是一個關(guān)鍵因素，一定幅度的增加或減少不會影響植被群落地上生物量積累；而降水量過大，由于氣溫較低，植被光熱需求不能保障，植被群落地上生物量積累則會減少。通過分析，1～4月份降雨量60～70 mm之間，5～8月份降雨量在200～270 mm之間，高寒草甸草原牧草長勢最佳，產(chǎn)草量較理想?？梢該?jù)此在未來氣候變化背景下，通過預(yù)測年度降水量來預(yù)測年度草原生產(chǎn)力，為高寒草甸草原核定載畜量提供科學(xué)依據(jù)。本次只對降水這一單一因子對高寒草甸草原地上生物量的影響進行了研究，今后結(jié)合溫度、土壤肥力等多項因子進行研究，以便更加準確的預(yù)測高寒草甸草原地上生物量，為核定載畜量提供精準的理論依據(jù)。