寧夏鹽池禾本科牧草返青期變化特征及與氣象因子的關系

姬菲菲 戈曉峰 趙斯文

（1.中國氣象局旱區特色農業氣象災害監測預警與風險管理重點實驗室，寧夏 銀川 750002；2.寧夏吳忠市氣象局，寧夏 吳忠 751100；3.南京信息工程大學氣象災害地理信息工程實驗室，江蘇 南京 210044）

天然牧草返青期的預報與氣象因素密切相關，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80年代以來，國內很多學者針對典型草原牧草各生長發育期與氣候條件的關系展開各類研究。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相關，與其枯黃期呈正相關。郭斌等認為，牧草生長期對平均溫度、氣溫日較差、有效降水日數等氣象因子敏感。孫小龍等研究發現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。趙恒和等人認為在 3 月中旬，如果氣溫升高，西北針茅返青日會推遲，這主要因為高溫促使土壤水分蒸發，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關系，以期為該區牧草的觀測及定量評價氣象條件對牧草生長發育提出科學依據，

1.材料與方法

1.1 數據來源及研究區域概況

氣象數據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。牧草觀測點設在鹽池縣花馬池鎮田記掌村，海拔高度1350.9m，觀測方法為農業氣象觀測規范，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觀測區域作為四個重復，每個重復又分為4個觀測區，一年用一個觀測區。觀測牧草各生育期、高度、覆蓋度、產草量等要素。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，同時利用相關分析、趨勢分析等方法分析了氣象因子（積溫、有效降水日數、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，相關系數為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時間

圖1 鹽池縣針茅返青期的年際變化趨勢

3.針茅生長發育的氣象條件分析

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行對比分析（圖2），發現3月平均溫度的變化曲線與返青期日序間有著較高相關性，尤其在1991年至1995年間以及近十年表現最為明顯，返青期日序會隨著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現（圖3），3月最高溫度的變化曲線與返青期日序間整體呈現較高相關性，尤其是2005年到2011年表現最為明顯。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現，兩者多數年份與返青期日序間有著較好對應性，但1997年至2005年間期間積溫發生大范圍波動，返青期日序并未出現對應波動，說明牧草返青期的發生雖然與期間積溫有著一定相關性，但不會因為期間積溫單一氣象特征的較大波動便導致相應大波動，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發現，牧草返青期日序與3月降雨日數的變化趨勢部分年份間存在相應性，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月降雨日數間相關性適中。

圖5 鹽池縣3月降雨日數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性較低，期間降雨量整體波動性較大，且在某些年份變化趨勢與返青期日序截然相反。3月降雨量在個別年份時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性，而3月最低溫度變化則與返青期日序間無明顯相關性。3月積溫、前一年11月到3月期間積溫兩者多數年份與返青期日序間有著較好對應性。

（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月降雨日數間相關性適中，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性較低。