青海湖地區(qū)草地綠期預(yù)報(bào)模式初步研究

魏永林,宋理明

（青海省海北牧業(yè)氣象試驗(yàn)站,青海 西海 810200）

各類生態(tài)景觀均具一定的美學(xué)價(jià)值,是生態(tài)旅游資源的一部分,其經(jīng)濟(jì)價(jià)值的實(shí)現(xiàn),須經(jīng)人們合理規(guī)劃利用后才能體現(xiàn)。草地生態(tài)景觀是陸地上最大的自然生態(tài)景觀之一,對其服務(wù)功能的研究集中在調(diào)節(jié)氣候、涵養(yǎng)水源、防止侵蝕和保育土壤的生態(tài)過程與機(jī)理等方面[1-3],而對其生態(tài)系統(tǒng)效益的經(jīng)濟(jì)評(píng)估則興起于20世紀(jì)80年代末,人們較多地用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值來度量[4-6]。草地生態(tài)旅游是草地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值的具體表現(xiàn)形式之一。

青海湖地區(qū)獨(dú)特的地理位置和自然條件,孕育了類型多樣的植被景觀,蘊(yùn)藏著豐富的自然旅游資源,青海湖北岸沿315線自然生態(tài)風(fēng)情旅游帶是海北州旅游資源的重要組成部分,它既是聯(lián)結(jié)相關(guān)景點(diǎn)的紐帶,也能作為單獨(dú)的旅游項(xiàng)目[7]。天然草地的生態(tài)景觀是青海湖地區(qū)最重要的旅游資源,然而草地生態(tài)景觀旅游通常是以草地綠期為前提的,但目前景觀生態(tài)研究多集中在景觀格局、過程以及動(dòng)態(tài)變化研究方面[8],在生態(tài)景觀預(yù)報(bào)方面的研究報(bào)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(qū)的草地綠期并建立預(yù)報(bào)模型,旨在通過預(yù)報(bào)發(fā)布草地生態(tài)景觀旅游服務(wù)信息,為當(dāng)?shù)芈糜魏筒菰芾聿块T合理規(guī)劃利用草地生態(tài)旅游資源、安排客源、保護(hù)和改善生態(tài)以及實(shí)現(xiàn)草原經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供參考依據(jù)。

1 資料來源及處理方法

牧草生長發(fā)育資料為海北牧業(yè)氣象試驗(yàn)站1997-2007年的觀測報(bào)表數(shù)據(jù),本研究利用不同種牧草生長高度和黃枯期相關(guān)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(shù)據(jù),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(jù)牧草觀測資料根據(jù)需要計(jì)算出綠期開始和綠期結(jié)束的日期,再利用DPS6.55版統(tǒng)計(jì)分析軟件對氣象和牧草資料進(jìn)行分析,建立預(yù)報(bào)模型。

2 草地綠期預(yù)報(bào)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(zhuǎn)黃的持續(xù)時(shí)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(xiàn)為一種蔥郁,在嗅覺感應(yīng)上具有一種淡雅的清香,在觸覺上體現(xiàn)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(chǎn)生一種回歸自然的享樂感受。

2.1 綠期開始預(yù)報(bào)

2.1.1草地綠期開始的界定 首先,按照牧業(yè)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(qū)特定區(qū)域內(nèi)氣候條件及其變化具有相對穩(wěn)定的規(guī)律性,牧草生長發(fā)育在總體上隨氣象條件而表現(xiàn)出相應(yīng)的時(shí)序性,即不同地區(qū)天然牧草進(jìn)入某一發(fā)育期的時(shí)間是可以推定的,掌握了既定地點(diǎn)的牧草生長狀況就能類推其他地域牧草的動(dòng)態(tài)。

根據(jù)觀測經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際體驗(yàn),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(dá)到5 cm的日期作為綠期開始日期。選定這4種牧草的依據(jù)為：直立生長、連續(xù)觀測、受短時(shí)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(dá)到5 cm的日期時(shí),假定其在旬間為勻速增長,采用內(nèi)插法求取對應(yīng)日期,具體結(jié)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(yù)報(bào)模式 以表1中1997-2006年綠期開始時(shí)間距5月1日的天數(shù)作為預(yù)報(bào)對象,分析其與相應(yīng)時(shí)段氣象因子的相關(guān)性,建立如下預(yù)報(bào)方程：

（1）式中復(fù)相關(guān)系數(shù)R=0.943 0,F=16.06,方程通過F0.01（3,6）=9.78檢驗(yàn)。y為綠期開始距離5月1日的天數(shù),當(dāng)預(yù)報(bào)值為1時(shí),表示5月1日草地進(jìn)入綠期,依此類推,小數(shù)算作1 d；x1為上年10月15 cm平均地溫,呈正相關(guān),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(fù)相關(guān),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(yàn) 利用式（1）,代入逐年對應(yīng)氣象要素值,求出草地綠期開始預(yù)報(bào)模擬值（表1）。從模擬結(jié)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(shí)際值接近,擬合效果較好。

利用式（1）,代入對應(yīng)要素值,求出2007年、2008年草地綠期開始的預(yù)報(bào)值分別為35和32,實(shí)際值則為32和31,試報(bào)效果良好。

2.2 綠期結(jié)束預(yù)報(bào)

2.2.1草地綠期結(jié)束的界定 綠期結(jié)束意味著天氣轉(zhuǎn)涼,氣溫已降到一定程度,從另一個(gè)方面說明青海湖地區(qū)的自然生態(tài)風(fēng)情旅游告一段落。按照牧業(yè)氣象觀測方法[6]所獲取的牧草黃枯期可以作為綠期結(jié)束的參考坐標(biāo),但不應(yīng)當(dāng)是綠期結(jié)束的具體時(shí)間。從旅游角度而言,草地綠期結(jié)束時(shí)間要早于牧草的黃枯期,研究中將牧草的綜合黃枯時(shí)間前推20 d作為綠期結(jié)束日期。牧草綜合黃枯時(shí)間的計(jì)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(shù)時(shí)加1 d,然后減去20作為綠期的結(jié)束時(shí)間,計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 牧草黃枯時(shí)間和草地綠期結(jié)束界定計(jì)算表

2.2.2建立預(yù)報(bào)模式 以表2中所確定的1997-2006年綠期結(jié)束日期距9月1日的天數(shù)作為預(yù)報(bào)對象,分析其與相應(yīng)時(shí)段氣象因子的相關(guān)性,建立如下預(yù)報(bào)方程：

式（2）中,復(fù)相關(guān)系數(shù)R=0.738 0,F=4.19,方程通過F0.10（2,7）=3.28檢驗(yàn)。Y為綠期結(jié)束距離9月1日的天數(shù),當(dāng)預(yù)報(bào)值為1時(shí),表示9月1日草地綠期結(jié)束,依此類推,小數(shù)算作1 d；X1為3月降水量,與Y呈負(fù)相關(guān),表明牧草返青前的降水狀況對綠期結(jié)束有影響,正如該時(shí)段降水有利于綠期開始提前一樣,促進(jìn)了牧草的發(fā)育進(jìn)程,降水量每增加2.42 mm,綠期提前1 d結(jié)束；X2為5月平均最低氣溫,與Y呈負(fù)相關(guān),即生長前期的溫度狀況對牧草的生長發(fā)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(jié)束。

2.2.3效果檢驗(yàn)

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

利用式（2）,代入對應(yīng)要素值,求出 2007、2008年草地綠期結(jié)束的預(yù)報(bào)值分別為10、15 d,實(shí)際值則為9和15 d,試報(bào)效果良好。

相比較而言,草地綠期開始的預(yù)報(bào)模擬精度好于草地綠期結(jié)束的預(yù)報(bào)模擬。因?yàn)橛^測時(shí)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(huì)帶來一定的影響,但通過該類方法可以基本準(zhǔn)確地預(yù)測青海湖地區(qū)天然草地綠期開始和結(jié)束的時(shí)間。

3 結(jié)論

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

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(guān)性較好,據(jù)此建立預(yù)報(bào)模式為：y=-16.335+8.414x1-0.229x2-0.225x3；綠期結(jié)束與3月降水量和5月平均最低氣溫有較好的相關(guān)性,可建立預(yù)報(bào)模式為：Y=16.035-0.413X1-1.683X2。比較而言,綠期開始的預(yù)報(bào)精度高于綠期結(jié)束。

3）草地綠期預(yù)報(bào)模式的建立以海北牧業(yè)氣象試驗(yàn)站的牧草觀測資料為基礎(chǔ),根據(jù)海北州的氣候特征,可參照預(yù)報(bào)結(jié)果推算其他地區(qū)草地綠期開始和結(jié)束時(shí)間。

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