氣象因子對烏魯木齊南山中山帶天然牧草生長發育的影響

摘 要：隨著人類社會的不斷發展和城市化的進程加快，越來越多的人口涌向城市。然而，由于城市化帶來的土地利用變化、氣候變化等，導致天然草場的退化。以新疆烏魯木齊市南山中山帶為研究對象，通過觀測和分析資料，探討了≥10 ℃積溫和降水量對南山中山帶牧草生長發育的影響規律。結果表明：（1）積溫的變化與南山中山帶牧草的生長發育密切相關；（2）降水量的變化也與南山中山帶牧草的生長發育密切相關；（3）積溫和降水量對南山中山帶牧草產量影響最大的關鍵時段為6—7月，通過模型可對牧草產量進行預測。

關鍵詞：積溫；降水量；牧草；生長發育

中圖分類號：S162.54 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）05–0-03

近年來，在全球性氣候異常變化的背景下，大部分的天然牧草出現不同程度的退化現象。不同學者采集天然牧草生長發育的相關數據和氣溫、積溫、降水量、日照時數等氣象數據，研究氣象條件對該地區天然牧草的生長發育的影響。

范佩珍[1]指出氣溫和降雨量是影響海西州牧草產量的主要氣象因子，其中以降水量的敏感度最高，氣溫可以滿足牧草的生長發育需求。尚艷芳[2]通過對察右中旗高山草甸草原上牧草生長情況受氣象因素的影響分析，認為該區域內的降水能滿足牧草需求，但氣溫低、風速大等對典型牧草的生長高度有很大的制約。蘇芬等[3]研究了三江源地區興海縣草原西北針茅返青期特征和影響因子，得出該牧草的返青期出現了略微的延遲趨勢，其中受到3月中旬至4月上旬的平均氣溫影響較大，兩者呈明顯的負相關，1—4月的降水量和日照時數與其相關性則不顯著。孫琪等[4-5]指出氣象災害是致使牧草產量下降的因素之一，氣象條件是牧草生長發育的必要條件。張智慧等[6]綜合分析了光熱水等氣象因素對牧草生長的影響。旭花等[7]運用數理統計法分析了騰格里沙漠具有代表性的4類天然牧草生長發育特性與氣溫、降水量、日照時數3種氣象因子的關系。薊尚瑪等[8-9]研究表明，不同種類牧草在不同生育期所需的積溫存在差異。在各種氣象要素與牧草產量的相關系數中，降水量、氣溫、日照時數與牧草生長發育相關性最強[10]。

牧草是牲畜的重要飼料之一，其生長發育受到氣象因子的影響。烏魯木齊南山中山帶地區是典型的半干旱地區，牧草生長發育主要受降水量和積溫變化的影響。通過研究降水量與積溫的變化對南山中山帶牧草生長發育的影響，得出定量指標來評估氣象因子對牧草發育影響最大的關鍵時段，利用降水與積溫變化對牧草發育影響的關鍵期預測烏魯木齊縣牧草生長發育，從而提高牧草產量，推進畜牧業發展，建立氣象為牧業生產服務的長效機制，提高牧業氣象變化應對能力，促進牧業氣象服務高質量發展。

1 資料與方法

為保證研究結論的準確性，降低人為因素的影響，選取烏魯木齊南山中山帶牧草保護區中的4種最具代表性天然牧草作為研究對象，分別是以老芒麥為代表的禾本科、以黃芪為代表的豆科、以千葉蓍為代表的菊科和以老鸛草為代表的雜草類牧草。

所用氣象資料為烏魯木齊市牧業氣象試驗站2004—2022年4—9月逐日平均氣溫和逐旬總降水量、逐月老芒麥、黃芪、千葉蓍、老鸛草和混合草的產量和生長高度的數據，所有資料均通過新疆氣象局信息中心嚴格質量控制，且可靠真實。利用相關系統和線性擬合的分析方法，定量分析降水量與≥10 ℃有效積溫（以下簡稱積溫）對牧草生長發育的影響。

2 結果與分析

2.1 積溫對牧草生長高度的影響

積溫是指一定時間內溫度超過一定限度的時間總和，也是植物生長發育的重要指標之一。積溫對牧草的生長發育的影響較大，適宜的積溫條件可以促進牧草的萌芽、生長和繁殖，提高牧草產量和質量。積溫過低則會延緩牧草的生長，影響其正常的生長發育，從而限制牧草的生產力。

積溫是影響牧草生長的重要因素之一。春季積溫逐漸升高，有利于牧草的返青生長；夏季積溫較高，有利于牧草的快速生長；秋季積溫逐漸降低，有利于牧草的光合作用和養分積累。由圖1可知，在適宜的積溫范圍內，隨著積溫的升高，牧草生長速度加快，但在6月下旬至7月中旬，積溫超過一定范圍后，生長速度反而會降低。此外，不同品種的牧草對積溫的適應性也不同，從表1可看出：禾本科的老麥芒與菊科的千葉蓍牧草生長速率與積溫呈現正相關關系，相關系數分別為0.390 4、0.316 5，豆科的黃芪牧草生長速率與積溫也呈正相關，但相關性不顯著，相關系數為0.016 2，老鸛草雜草的生長速率與積溫呈現負相關，相關系數為-0.077 1，而且相關性也不顯著。

2.2 降水量對牧草生長高度的影響

降水是植物生長發育的重要水分來源，對草原植被生長具有至關重要的作用。適宜的降水量能夠保障植物正常生長，促進植物的光合作用和養分吸收，進而提高牧草產量和品質。然而，降水過少或過多都會對牧草的生長產生負面影響，并降低牧草產量和品質。

在烏魯木齊南山中山帶地區，春季是少雨季節，但隨著夏季到來，降水量逐漸增加，為牧草生長提供了必要的水分。由圖2可知，隨著降水量的增加，牧草生長速度加快；降水量較大的時段主要集中在6—7月，此時牧草生長速率隨著降水量增加而加快；8月后降水量逐漸減少，牧草生長速率也隨之減少，甚至出現負增長。從表1可知，老麥芒、黃芪、千葉蓍和老鸛草各類牧草生長速率與降水量均呈現正相關關系，相關系數分別為0.544 2、0.448 1、0.886 4和0.561 6，而且菊科千葉蓍牧草與降水量達到極顯著水平。

2.3 烏魯木齊南山中山帶積溫和降水量與牧草產量的關系

對烏魯木齊南山中山帶2004—2022年的積溫和降水量分別與牧草產量（鮮草重、干草重）進行相關性分析。由表2可知，牧草產量與氣象因子基本達到顯著相關。老麥芒、黃芪、千葉蓍、老鸛草及混合草的鮮草和干草產量與≥10 ℃積溫均呈正相關關系，除禾本科老芒麥外，其他牧草的鮮草重、干草重與降水量均呈正相關關系，其中，禾本科老芒麥產量與積溫相關性較差，與歷年月總降水量呈負相關關系。

利用4種牧草和混合草的產量與積溫、降水量進行多元線性回歸，建立多元線性回歸模型，應用該模型可對烏魯木齊南山中山帶的牧草產量進行預測（表3）。老芒麥、黃芪、千葉蓍、老鸛草和混合草的鮮重分別用Y1、Y2、Y3、Y4、Y5表示，干重分別用Y6、Y7、Y8、Y9、Y10表示；K為≥10 ℃的有效積溫，R表示4—9月歷年月總降水量。

由表3可知，牧草產量和氣象因子呈現良好的線性關系，4種牧草和混合草與氣象因子的回歸模型檢驗結果均達到顯著水平，除禾本科老芒麥的鮮草重外，其他牧草產量均與氣象因子的回歸模型檢驗結果達到極顯著水平。由此說明利用積溫、降水量對牧草產量進行估算較為準確。

3 討論與小結

對烏魯木齊南山中山帶2004—2022年牧草生長發育研究表明，牧草產量和氣象因子呈現良好的線性關系。積溫和降水量對牧草生長發育具有顯著的影響。

（1）在烏魯木齊南山中山帶，春季積溫逐漸升高有利于牧草返青生長，夏季高溫和適量降水有利于牧草快速生長；秋季的適宜積溫和降水則有利于牧草光合作用和養分積累。禾本科、菊科牧草的生長速率與積溫呈現正相關關系。

（2）各類牧草的生長速率與降水量均呈現正相關關系，且菊科牧草的生長速率與降水量達到極顯著水平。

（3）降水量對牧草生長發育的影響大于積溫，且菊科與雜草類牧草對積溫和降水量的適應性比禾本科和豆科強。

（4）烏魯木齊南山中山帶牧草的生長發育受到降水量和積溫的共同影響，積溫和降水量對南山中山帶牧草產量影響最大的關鍵時段為6—7月，同時，可以通過多元線性回歸模型預測各類牧草的產量及牧草的總產量。

參考文獻

[1] 范佩珍.海西州牧草產量與主要氣象因子的灰色關聯分析[J].青海草業，2023，32（3）：63-66.

[2] 尚艷芳.氣象因子對察右中旗高山草甸草原牧草生長發育的影響[J].內蒙古氣象，2023（2）：26-31.

[3] 蘇芬，胡德奎.三江源區高寒草原天然牧草返青期變化特征及其與氣象因子的關系[J].貴州農業科學，2022，50（5）：86 -91.

[4] 孫琪.探討牧草生長發育與氣象要素的關系[J].農業災害研究，2021，11（8）：98-99.

[5] 王貞貞.氣象因子對牧草生長發育的影響[J].農業災害研究，2021，11（6）：112-113.

[6] 張智慧，李莎莎.氣象因子對牧草生長發育的影響[J].現代畜牧科技，2018（12）：38-39.

[7] 旭花，劉建文，楊忠仁，等.氣象因子對4種天然牧草生長特性的影響[J].內蒙古農業大學學報（自然科學版），2012， 33（1）：84-87.

[8] 薊尚瑪，郭連云.高寒地區天然草地牧草生育期與主要氣象因子的關系[J].甘肅畜牧獸醫，2010，40（1）：10-13.

[9] 買買提·阿布來提，趙玲，阿不都沙拉木，等.天山北坡中山帶天然牧草生長發育與氣象條件的關系研究[J].畜牧與飼料科學，2017，38（6）：48-56.

[10] 劉洋，尤莉.2004—2019年內蒙古扎賚特旗牧草長勢與氣象條件相關分析[J].內蒙古氣象，2020（1）：37-39.

基金項目：烏魯木齊市氣象局2023年局管科研項目（Wk202306）。

作者簡介：李昱瑤（2000—），女，河南鄭州人，助理工程師，主要從事綜合氣象觀測工作。#通信作者：陳亮（1990—），男，新疆烏魯木齊人，工程師，主要從事綜合氣象觀測工作，E-mail：46060766@qq.com。