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        寧夏鹽池禾本科牧草返青期變化特征及與氣象因子的關(guān)系

        2022-06-29 08:08:52姬菲菲戈曉峰趙斯文
        關(guān)鍵詞:鹽池縣積溫平均溫度

        姬菲菲 戈曉峰 趙斯文

        (1.中國氣象局旱區(qū)特色農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警與風(fēng)險(xiǎn)管理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,寧夏 銀川 750002;2.寧夏吳忠市氣象局,寧夏 吳忠 751100;3.南京信息工程大學(xué)氣象災(zāi)害地理信息工程實(shí)驗(yàn)室,江蘇 南京 210044)

        天然牧草返青期的預(yù)報(bào)與氣象因素密切相關(guān),不同氣象條件對返青期的影響也不盡相同,其中水分和熱量的影響尤為重要。20世紀(jì)80年代以來,國內(nèi)很多學(xué)者針對典型草原牧草各生長發(fā)育期與氣候條件的關(guān)系展開各類研究。高亞敏研究表明,降水量是影響科爾沁草地北部牧草返青期和枯黃期的主要因素,降水量與返青期呈負(fù)相關(guān),與其枯黃期呈正相關(guān)。郭斌等認(rèn)為,牧草生長期對平均溫度、氣溫日較差、有效降水日數(shù)等氣象因子敏感。孫小龍等研究發(fā)現(xiàn)草原地上生物量的主要限制因子是降水,其次也與年平均最高氣溫和生長季平均最高氣溫相關(guān)。趙恒和等人認(rèn)為在 3 月中旬,如果氣溫升高,西北針茅返青日會(huì)推遲,這主要因?yàn)楦邷卮偈雇寥浪终舭l(fā),而土壤干旱阻礙返青。

        寧夏鹽池縣地處毛烏素沙漠邊緣,地形屬鄂爾多斯臺(tái)地向黃土高原的典型過渡地帶,主要由溫性荒漠草原、溫性草原、溫性荒漠等草原類型組成。本文通過分析鹽池縣禾本科牧草針茅的返青期變化特征,探索其與氣象因子的對應(yīng)關(guān)系,以期為該區(qū)牧草的觀測及定量評(píng)價(jià)氣象條件對牧草生長發(fā)育提出科學(xué)依據(jù),

        1.材料與方法

        1.1 數(shù)據(jù)來源及研究區(qū)域概況

        氣象數(shù)據(jù)來源于鹽池縣國家基本氣象站1989-2018年的30a地面氣象觀測資料,牧草資料選用鹽池縣牧業(yè)氣象觀測站禾本科天然牧草針茅1989-2018年共30年觀測資料。牧草觀測點(diǎn)設(shè)在鹽池縣花馬池鎮(zhèn)田記掌村,海拔高度1350.9m,觀測方法為農(nóng)業(yè)氣象觀測規(guī)范,觀測地段面積一般不小于10000平方米。觀測地段一般劃分為四個(gè)觀測區(qū)域作為四個(gè)重復(fù),每個(gè)重復(fù)又分為4個(gè)觀測區(qū),一年用一個(gè)觀測區(qū)。觀測牧草各生育期、高度、覆蓋度、產(chǎn)草量等要素。該地段以溫性荒漠草原為主,草場種群主要以檸條錦雞兒、蒙古冰草、雜類草為主,主要植物種類有短花針茅、黑沙蒿、蒙古冰草、胡枝子等。鹽池縣氣象站位于107.39°E、37.79°N,海拔高度1350.9m,氣候類型為中溫帶大陸性季風(fēng)氣候,年平均氣溫8.9℃,年降水量303.6mm,5-9月降水量248.8mm,占全年總降水量的81.9%,雨熱同季,年日照時(shí)間為2832.6h。

        1.2 分析方法

        牧草返青期變化趨勢分析主要采用一次線性趨勢方法,同時(shí)利用相關(guān)分析、趨勢分析等方法分析了氣象因子(積溫、有效降水日數(shù)、降水量等)對針茅返青期的影響。

        2.針茅返青期特征及變化

        由表1分析得到,鹽池縣針茅返青期主要集中在3月下旬到4月上旬,平均日期為4月1日,但早晚年相差較大為24天,最早在3月20日,最晚在4月12日。30年中有15年返青期晚于多年平均日期,15年早于多年平均日期。根據(jù)1989-2018年共30年年際變化分析,針茅返青期整體為提前趨勢,以-2.9/10a的速度提前,相關(guān)系數(shù)為0.85。尤其是從2003年后,鹽池縣針茅返青期提前趨勢更加明顯,以-6.3/10a的速度提前。

        表1 鹽池縣針茅返青期出現(xiàn)時(shí)間

        圖1 鹽池縣針茅返青期的年際變化趨勢

        3.針茅生長發(fā)育的氣象條件分析

        3.1 熱量條件對牧草返青的影響

        將鹽池縣針茅牧草的返青期日序與3月平均溫度及前一年11月到3月期間的平均溫度進(jìn)行對比分析(圖2),發(fā)現(xiàn)3月平均溫度的變化曲線與返青期日序間有著較高相關(guān)性,尤其在1991年至1995年間以及近十年表現(xiàn)最為明顯,返青期日序會(huì)隨著3月平均溫度的上升或下降而隨之推遲或提前。而期間平均溫度與牧草返青期整體變化趨勢有一致性,但某些具體年份變化無明顯相關(guān)性。

        圖2 鹽池縣3月平均溫度、期間平均溫度與返青期日序的變化曲線圖

        通過分析牧草的返青期日序與3月最高溫度和3月最低溫度的變化趨勢線發(fā)現(xiàn)(圖3),3月最高溫度的變化曲線與返青期日序間整體呈現(xiàn)較高相關(guān)性,尤其是2005年到2011年表現(xiàn)最為明顯。而3月最低溫度變化曲線則與返青期日序間無明顯相關(guān)性。

        圖3 鹽池縣3月最高溫度、3月最低溫度與返青期日序的變化曲線圖

        通過分析3月積溫、前一年11月到3月期間積溫與牧草返青期日序的變化趨勢發(fā)現(xiàn),兩者多數(shù)年份與返青期日序間有著較好對應(yīng)性,但1997年至2005年間期間積溫發(fā)生大范圍波動(dòng),返青期日序并未出現(xiàn)對應(yīng)波動(dòng),說明牧草返青期的發(fā)生雖然與期間積溫有著一定相關(guān)性,但不會(huì)因?yàn)槠陂g積溫單一氣象特征的較大波動(dòng)便導(dǎo)致相應(yīng)大波動(dòng),而是受多種氣象因子共同作用與制約。

        圖4 鹽池縣3月積溫、期間積溫與返青期日序的變化曲線圖

        3.2 水分條件對牧草返青的影響

        通過分析圖5發(fā)現(xiàn),牧草返青期日序與3月降雨日數(shù)的變化趨勢部分年份間存在相應(yīng)性,如1992至1996年、2001至2004年、2012至2018年較明顯,但其余年份二者間變化趨勢并不明顯,說明返青期與3月降雨日數(shù)間相關(guān)性適中。

        圖5 鹽池縣3月降雨日數(shù)與返青期日序的變化曲線圖

        從圖6中分析得出,牧草返青期日序與3月降雨量以及前一年11月到3月期間的降雨量二者之間的變化趨勢相關(guān)性較低,期間降雨量整體波動(dòng)性較大,且在某些年份變化趨勢與返青期日序截然相反。3月降雨量在個(gè)別年份時(shí)段變化趨勢與牧草返青期一致,而有些年份變化趨勢則不盡相同。

        圖6 鹽池縣3月降雨量、期間降雨量與返青期日序的變化曲線圖

        4.結(jié)論與討論

        (1)鹽池針茅牧草返青期整體為提前趨勢,并以每10年2.9d的速度提前。從2003年后,針茅牧草返青期提前趨勢更加明顯。

        (2)鹽池針茅牧草返青期受熱量影響較大。3月平均溫度、3月最高溫度與牧草返青期日序間有著較高相關(guān)性。前一年11月到3月期間平均溫度與牧草返青期整體變化趨勢有一致性,但某些具體年份變化無明顯相關(guān)性,而3月最低溫度變化則與返青期日序間無明顯相關(guān)性。3月積溫、前一年11月到3月期間積溫兩者多數(shù)年份與返青期日序間有著較好對應(yīng)性。

        (3)水分條件對鹽池針茅牧草返青期影響不一。鹽池牧草返青期與3月降雨日數(shù)間相關(guān)性適中,與3月降雨量以及前一年11月到3月期間的降雨量二者之間的變化趨勢相關(guān)性較低。

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