青海湖地區草地綠期預報模式初步研究

魏永林,宋理明

（青海省海北牧業氣象試驗站,青海 西海 810200）

各類生態景觀均具一定的美學價值,是生態旅游資源的一部分,其經濟價值的實現,須經人們合理規劃利用后才能體現。草地生態景觀是陸地上最大的自然生態景觀之一,對其服務功能的研究集中在調節氣候、涵養水源、防止侵蝕和保育土壤的生態過程與機理等方面[1-3],而對其生態系統效益的經濟評估則興起于20世紀80年代末,人們較多地用生態系統服務功能價值來度量[4-6]。草地生態旅游是草地生態系統服務功能價值的具體表現形式之一。

青海湖地區獨特的地理位置和自然條件,孕育了類型多樣的植被景觀,蘊藏著豐富的自然旅游資源,青海湖北岸沿315線自然生態風情旅游帶是海北州旅游資源的重要組成部分,它既是聯結相關景點的紐帶,也能作為單獨的旅游項目[7]。天然草地的生態景觀是青海湖地區最重要的旅游資源,然而草地生態景觀旅游通常是以草地綠期為前提的,但目前景觀生態研究多集中在景觀格局、過程以及動態變化研究方面[8],在生態景觀預報方面的研究報道較為少見。本研究利用多年的氣象和牧草資料,擬初步探討和界定青海湖地區的草地綠期并建立預報模型,旨在通過預報發布草地生態景觀旅游服務信息,為當地旅游和草原管理部門合理規劃利用草地生態旅游資源、安排客源、保護和改善生態以及實現草原經濟的可持續發展提供參考依據。

1 資料來源及處理方法

牧草生長發育資料為海北牧業氣象試驗站1997-2007年的觀測報表數據,本研究利用不同種牧草生長高度和黃枯期相關資料；氣象資料為青海省氣候中心整編的海晏氣象站逐日觀測數據,包括逐日平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、相對濕度 、降水量和地溫（0、5 、10、15、20 cm）。資料處理中,依據牧草觀測資料根據需要計算出綠期開始和綠期結束的日期,再利用DPS6.55版統計分析軟件對氣象和牧草資料進行分析,建立預報模型。

2 草地綠期預報模式的建立

所謂草地綠期是指每年春季天然牧草返青后生長到一定程度,在整體上形成一種綠色景觀,直到秋季植株顏色轉黃的持續時間。從旅游角度來說,綠期開始不僅僅是一種綠意,而是一種客觀的綠色存在,在視覺上表現為一種蔥郁,在嗅覺感應上具有一種淡雅的清香,在觸覺上體現為一種柔軟舒適,在功用上能夠讓游客隨心所欲地坐臥,總之,草地景觀旅游能夠讓人產生一種回歸自然的享樂感受。

2.1 綠期開始預報

2.1.1草地綠期開始的界定 首先,按照牧業氣象觀測方法[9]所獲取的牧草返青期不能作為綠期開始。其次,不同類型草地牧草種類有差異,生長狀況有差別,在缺乏資料的情況下不宜主觀臆斷。再次,在青海湖地區特定區域內氣候條件及其變化具有相對穩定的規律性,牧草生長發育在總體上隨氣象條件而表現出相應的時序性,即不同地區天然牧草進入某一發育期的時間是可以推定的,掌握了既定地點的牧草生長狀況就能類推其他地域牧草的動態。

根據觀測經驗和實際體驗,本研究將所觀測牧草中的西北針茅Stipa krylovii、矮嵩草Kobresia humilis草K.cristata和冷地早熟禾Poa crymophila4種牧草的平均高度達到5 cm的日期作為綠期開始日期。選定這4種牧草的依據為：直立生長、連續觀測、受短時不利氣象條件影響較小。因牧草生長高度為旬末觀測,在確定平均高度達到5 cm的日期時,假定其在旬間為勻速增長,采用內插法求取對應日期,具體結果見表1。

表1 牧草返青后每旬末測定的高度及綠期開始日期界定表

2.1.2建立預報模式 以表1中1997-2006年綠期開始時間距5月1日的天數作為預報對象,分析其與相應時段氣象因子的相關性,建立如下預報方程：

（1）式中復相關系數R=0.943 0,F=16.06,方程通過F0.01（3,6）=9.78檢驗。y為綠期開始距離5月1日的天數,當預報值為1時,表示5月1日草地進入綠期,依此類推,小數算作1 d；x1為上年10月15 cm平均地溫,呈正相關,即牧草黃枯和土壤封凍期間地溫高則來年草地綠期推遲,該地溫值每升高0.12℃,綠期推遲1 d開始；x2為3-4月平均最低氣溫,x3為3-4月降水量,x2、x3與y均呈負相關,即牧草返青前和返青期間的平均最低氣溫越高或降水量越多則綠期開始越早,平均最低氣溫每升高 4.37℃或降水量每增多4.44 mm,綠期提前1 d開始。

2.1.3效果檢驗 利用式（1）,代入逐年對應氣象要素值,求出草地綠期開始預報模擬值（表1）。從模擬結果來看,對于草地綠期開始的模擬除1998年和2006年誤差較大外,其余年份均與實際值接近,擬合效果較好。

利用式（1）,代入對應要素值,求出2007年、2008年草地綠期開始的預報值分別為35和32,實際值則為32和31,試報效果良好。

2.2 綠期結束預報

2.2.1草地綠期結束的界定 綠期結束意味著天氣轉涼,氣溫已降到一定程度,從另一個方面說明青海湖地區的自然生態風情旅游告一段落。按照牧業氣象觀測方法[6]所獲取的牧草黃枯期可以作為綠期結束的參考坐標,但不應當是綠期結束的具體時間。從旅游角度而言,草地綠期結束時間要早于牧草的黃枯期,研究中將牧草的綜合黃枯時間前推20 d作為綠期結束日期。牧草綜合黃枯時間的計算方法為：將西北針茅、矮嵩草、艸洽草、冷地早熟禾、豬毛蒿Artemisia scoparia、斜莖黃芪Astragalus adsurgens6種牧草的黃枯日期平均,有小數時加1 d,然后減去20作為綠期的結束時間,計算結果見表2。

表2 牧草黃枯時間和草地綠期結束界定計算表

2.2.2建立預報模式 以表2中所確定的1997-2006年綠期結束日期距9月1日的天數作為預報對象,分析其與相應時段氣象因子的相關性,建立如下預報方程：

式（2）中,復相關系數R=0.738 0,F=4.19,方程通過F0.10（2,7）=3.28檢驗。Y為綠期結束距離9月1日的天數,當預報值為1時,表示9月1日草地綠期結束,依此類推,小數算作1 d；X1為3月降水量,與Y呈負相關,表明牧草返青前的降水狀況對綠期結束有影響,正如該時段降水有利于綠期開始提前一樣,促進了牧草的發育進程,降水量每增加2.42 mm,綠期提前1 d結束；X2為5月平均最低氣溫,與Y呈負相關,即生長前期的溫度狀況對牧草的生長發育存在較大影響,平均最低氣溫每升高0.59℃,綠期提前1 d結束。

2.2.3效果檢驗

利用式（2）,代入逐年對應氣象要素值,求出草地綠期結束的預報模擬值（表2）。從模擬結果來看,對于草地綠期結束的模擬除1999、2002和2005年誤差較大外,其余年份均與實際值接近,擬合效果較好。

利用式（2）,代入對應要素值,求出 2007、2008年草地綠期結束的預報值分別為10、15 d,實際值則為9和15 d,試報效果良好。

相比較而言,草地綠期開始的預報模擬精度好于草地綠期結束的預報模擬。因為觀測時牧草的黃枯期相對于返青來說判別誤差較大,在牧草黃枯期接近多年平均值的狀況下,人為主觀測定可能會帶來一定的影響,但通過該類方法可以基本準確地預測青海湖地區天然草地綠期開始和結束的時間。

3 結論

1）草地生態景觀是青海湖地區旅游資源的重要組成部分,草地綠期的開始與結束依賴于天然牧草的生長發育狀況,而其與氣象條件的變化緊密關聯。

2）海晏草地綠期開始與上年10月15 cm平均地溫（x1）、3-4月平均最低氣溫（x2）和3-4月降水量（x3）相關性較好,據此建立預報模式為：y=-16.335+8.414x1-0.229x2-0.225x3；綠期結束與3月降水量和5月平均最低氣溫有較好的相關性,可建立預報模式為：Y=16.035-0.413X1-1.683X2。比較而言,綠期開始的預報精度高于綠期結束。

3）草地綠期預報模式的建立以海北牧業氣象試驗站的牧草觀測資料為基礎,根據海北州的氣候特征,可參照預報結果推算其他地區草地綠期開始和結束時間。

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