班瑪縣氣溫和降雨量對禾本科、莎草科產草量的影響

才 尕

(青海省玉樹州草原工作站，青海玉樹 815000)

三江源區位于青藏高原腹地的青海省西南部，長江、黃河、瀾滄江同源于此，被譽為“中華水塔”，是我國江河中下游地區及東南亞國家生態環境安全和區域可持續發展的生態屏障。張占峰等對近40年來三江源的氣候特征進行了分析，認為該區水資源、年蒸發量和各季蒸發量呈弱的減小趨勢，熱量、光能資源有所增加;氣候的暖濕變化趨勢造成冰川退縮，凍土融區范圍擴大，季節融化層增厚，甚至下伏多年的凍土層完全消失，多年凍土退化造成植被因根系層水分減少、表土干燥而退化［1－2］。沈永平等研究認為2100年江河源區將增溫2.4～3.2℃，降水量變幅為50～200 mm;溫帶草原到寒溫帶針葉林群落面積將增加，而溫帶荒漠到冰緣荒漠的面積將縮小，分布界線向更高海拔遷移;冰川將大量退縮，草地和濕地蒸發量加大，許多湖泊將退縮和干涸，并伴以沼澤地退化、沙化擴展、草地退化等生態問題［3］。

在高原和高山極端環境影響下所形成的高寒草甸生態系統極其脆弱，對人類干擾和由于溫室效應引起的全球氣候變化極其敏感，對這些干擾和變化的響應具有超前性。因此，近年來氣候和降雨量變化對高寒草甸植被的影響已引起眾多科學工作者的廣泛關注，但大部分僅限于對整個群落方面的研究［4－6］，對高寒草甸植物在該方面的定量研究較少。為此，該研究通過10年間氣溫與降水對高寒草甸禾本科和莎草科生產力影響的研究，揭示禾本科和莎草科植物對氣溫和降雨量的反應，以期為更好地預測全球變化對高寒草甸植被類型的演替趨勢及生物多樣性的變化趨勢提供科學依據，也為進一步治理三江源退化草地提供合理的理論依據。

1 資料與方法

1.1 研究區域概況 研究在青海省玉樹藏族自治州斑瑪縣的高寒草甸進行。班瑪縣位于州境東南部，東、南部與四川省接壤。班瑪縣年平均氣溫為－1.0～2.8℃，隨海拔高度的增加而氣溫遞減。班瑪縣的氣溫各地均是7月最高、1月最低，但有一個顯著的特點是升溫快、降溫急，且降溫幅度大于升溫幅度。班瑪縣土地總面積6 138 km2，占全州總面積8.03%。草場面積 39.67萬 hm2，占班瑪縣總面積的62.07%，其中可利用面積為33.60 hm2。該地區常見的伴生種類有小嵩草(Kobresia pygmaea)、高山嵩草(Kobresia pygmaea)、二柱頭藨草(Scirpus distigmaticus)、異針茅(Stipa aliena)、短穗兔耳草(Lagotis brachystachya)、矮火絨草(Leontopodium nanum)、細葉亞菊(Ajania tenuifolia)、蘭石草(Lancea tibetica)、美麗鳳毛菊(Saussurea superba)。

1.2 氣溫、降雨量數據來源 氣溫和降雨量數據均來源于當地氣象部門1995～2004年的監測數據。

1.3 群落調查 選擇典型的嵩草草甸，每個樣地共設置5條50 m樣帶，樣帶上每隔5 m調查1 m×1 m樣方，每個樣帶上的10個樣方計算平均值作為該試驗點的樣方數據，記錄樣方內植物種類組成、種蓋度、植物高度、植物種的密度及群落總蓋度等，完備后齊地面剪下，稱重，進行有關分析。

1.4 數據統計 數據統計采用Excel和DPS統計軟件進行統計。

2 結果與分析

2.1 氣溫變化 由表1可見，班瑪縣月間氣溫變化比較明顯，1～2、11～12月份平均氣溫均在0℃以下，期間最低溫度在1月份，達－8.5℃，最高溫度在2月份，為－1.0℃;3～10月份，除1995、1997、2000～2002年3月份平均氣溫在0℃以下外，平均氣溫均在0℃以上，期間最高溫度在7月份，達12.9℃，最低溫度在3月份，為0.1℃;全年最熱月為7月份，最高氣溫為12.9℃，最冷月為1月份，最低氣溫為－8.5℃。班瑪縣年間氣溫變化不明顯，全年平均溫度2003年最高，為3.9℃，1997年最低，為2.1℃。

2.2 降雨量變化 從表2可看出，班瑪縣月間降雨量變化比較明顯，從1月份開始先增加后減小，平均降雨量在6月份達最大值，從11月份開始降雨量突然減小，12月份平均降雨量最小。全年最高降雨量為168.6 mm，最低降雨量為0.4 mm。降雨量年間變化規律不明顯，期間2002年全年平均降雨量最低，為442.6 mm，1999年全年平均降雨量最高，為749.2 mm。

表1 1995～2004年班瑪縣不同月份間氣溫變化 ℃

表2 1995～2004年班瑪縣不同月份間降雨量變化 mm

2.3 產草量變化 由圖1可見，莎草科產草量明顯高于禾本科產草量，1995～2004年莎草科年間變化規律不明顯，2002年產草量最低，為823 kg/hm2，1999年鮮草產草量最高，為1 250 kg/hm2;禾本科產草量有逐年增大的趨勢，1995年鮮草產草量為88 kg/hm2，2003年鮮草產草量為120 kg/hm2。

2.4 相關性分析 從氣溫和禾本科產草量的擬合曲線(圖2a)可以看出，隨著氣溫的逐漸升高，禾本科產草量與氣溫呈線性函數關系變化，即禾本科產草量隨氣溫的升高呈增加趨勢，且相關性達到顯著水平(r=0.853 3，P＜0.05)，說明氣溫對禾本科植物的產草量影響較大，隨著氣溫的升高禾本科植物的產草量逐漸增加。從降雨量和禾本科產草量的擬合曲線(圖2b)可以看出，禾本科產草量與降雨量呈二次函數關系變化，即禾本科產草量隨降雨量的升高呈先增加后減小的趨勢，但相關性不顯著，說明降雨量對禾本科植物的影響不明顯。

圖1 1995～2004年班瑪縣不同年份間產草量變化

圖2 氣溫(a)和降雨量(b)與禾本科產草量間的相關性分析

從氣溫和莎草科產草量的擬合曲線(圖3a)可以看出，莎草科產草量與氣溫呈二次函數關系變化，即莎草科產草量隨氣溫的升高呈先增加后減小的趨勢，但相關性不顯著，說明氣溫對莎草科植物的影響不明顯。從降雨量和莎草科產草量的擬合曲線(圖3b)可以看出，隨著降雨量的逐漸升高，莎草科產草量與降雨量呈線性函數關系變化，即莎草科產草量隨降雨量的升高呈增加趨勢，且相關性達到顯著水平(r=0.763 7，P＜0.05)，說明降雨量對莎草科植物的產草量影響較大，隨著降雨量的增加莎草科植物的產草量逐漸增加。

圖3 氣溫(a)和降雨量(b)與莎草科產草量間的相關性分析

3 結論與討論

隨著氣候的變化植物物候期發生顯著變化，明顯地反映氣候的變化與波動。有關植物物候的試驗研究表明，物候變化大多與不斷升高的溫度有關。溫度升高使植物接近其最適溫度且延長生長季節，植物的生長速度加快［7］。增溫條件下，矮嵩草草甸植物的生長期被延長，植物群落的枯黃期被延遲［5］。該研究結果表明，班瑪縣10年間氣溫增加不明顯，說明在全球變暖的大背景下局部地區的氣溫變化不一定符合這一規律;氣溫對禾本科植物的產草量影響較大，隨著氣溫的逐漸升高，禾本科產草量逐漸增大;而氣溫對莎草科植物產草量的影響卻不明顯。

在全球氣候變暖的趨勢下，降水格局也將發生變化，且就某一地區而言，降水的變化有很大的差異［8］。全球氣候變化將會使高緯度地區的降水量增加［9］，即便溫度稍微增加，氣候變暖可能會導致土壤水分蒸騰蒸發損失總量將會增加且植物生長條件更加干旱，尤其在那些缺乏降雨的地區。這必將影響植物的生理生態特征，進而對植物個體、群落、生態系統乃至整個生物圈產生巨大影響［10］。該研究結果表明，莎草科產草量與降雨量呈線性函數關系變化，即莎草科產草量隨降雨量的升高呈增加趨勢;禾本科產草量與降雨量的變化關系不明顯，說明降雨量對莎草科產草量的影響較大。

綜上所述可知，局部地區的氣溫和降雨量變化與全球變暖和降水量格局的變化可能不一致，不同植物個體對氣溫和降雨量的反映也不同。

［1］張占峰.近40年來三江源氣候資源的變化［J］.青海環境，2001，11(2):60－64.

［2］王根緒.40年來江河源區的氣候變化特征及其生態環境效應［J］.冰川凍土，2001，23(4):46 －51.

［3］沈永平，王根緒，吳青柏，等.長江－黃河源區未來氣候情景下的生態環境變化［J］.冰川凍土，2002，24(3):308 －312.

［4］ZHANG X H，YANG D A，ZHOU G S，et al.Model expectation of impacts of global climate change on biomes of the Tibetan Plateau［M］//OMASA K，KAI K，TAODA H，et al.Climate change and plants in East Asia.Tokyo:Springer－Verlag，1996.

［5］周華坤，周興民，趙新全.模擬增溫對矮嵩草草甸影響的初步研究［J］.植物生態學報，2000，24(5):547 －553.

［6］李英年，趙亮，趙新全，等.5年模擬增溫后矮嵩草草甸群落結構及生產量的變化［J］. 草地學報，2004，12(3):236－239.

［7］蔣高明.全球大氣二氧化碳濃度升高對植物的影響［J］.植物學通報，1995，12(4):1 －7.

［8］IPCC.Climate Change 2001，Impact，Adaptation，and Vulnerability［M］.Cambridge:Cambridge University Press，1995.

［9］WALSH J E，KATTSO V M，CHAPMAN W L，et al.Comparison of arctic climate simulations by uncoupled and coupled global models［J］.Journal of Climate，2002，15:1429 －1446.

［10］劉建國.CO2濃度的升高和全球變暖對六種生物層次的影響［M］//劉建國，王如松.生態學進展.北京:科學出版社，1992:369－380.