榆林沙區(qū)灌叢植被與降水量、平均氣溫之間的相關(guān)分析

李 榮，張繼平，楊 濤

（陜西省治沙研究所，陜西 榆林719000）

近年來，國內(nèi)外關(guān)于植被與氣候因子的相互關(guān)系開展了許多研究。但多為NDVI與氣候因子之間的研究，氣候因子主要包括溫度和降水，溫度的總量和變量以及降雨量是影響森林生態(tài)系統(tǒng)特點和分布的2個最為顯著的氣候因子［1］，其結(jié)果反映了植被覆蓋率的大?。?－4］。涉及植物高生長、生物量與氣候因子的相互關(guān)系研究較少。本研究旨在通過實際樣地調(diào)查手段獲取高生長與生物量數(shù)據(jù)，通過與氣候因子的相互關(guān)系分析，研究出其中的相關(guān)性。

研究區(qū)榆林沙區(qū)地處毛烏素沙地南部，地理座標(biāo)為 N37°22′～39°25′，E107°15′～111°45′，海拔1 000～1 500 m，占地面積2.48萬km2，本區(qū)屬大陸性氣候，其特點為氣候干燥，光照充足，溫差大，降水少，蒸發(fā)量大，區(qū)內(nèi)的水分條件處于西部干旱、半干旱地帶延續(xù)向東部半濕潤地帶的過渡，風(fēng)蝕、水蝕并存；由于地形構(gòu)造上的特殊條件，使榆林沙區(qū)同我國“三北”其它沙漠沙地相比較，具有較好的水文條件。但年際、年內(nèi)水分再分配不均勻，呈東多西少趨勢。東部年均降水量425～450 mm，西部年降水量325～425 mm，5－9月平均降水量占全年81.8%。地帶性植被為干草原向荒漠草原、干草原向森林草原的逐步過渡，也是北方農(nóng)牧交錯的典型區(qū)域。由于沙地基質(zhì)不穩(wěn)定，地帶性植被不能發(fā)育，形成了以沙蒿、沙柳、花棒、踏郎、檸條、沙地柏、紫穗槐為主的沙生植被生態(tài)系統(tǒng)［5］。

綜合分析研究區(qū)風(fēng)、降水和氣溫等氣象要素特點，可以看出風(fēng)速在春季較大，尤其是4月份為最高，平均風(fēng)速達2.92 m·s－1，而且降水在此期間是低谷，此時氣溫回升迅速，蒸發(fā)強烈，地表狀況惡劣，植被蓋度小，地面裸露，微弱的降水對地表的生態(tài)效應(yīng)不明顯。5－9月是全年主要的降水期，也是植物活躍生長期，雨熱同季，有利于林草生長，從而增加了植被蓋度。因此，研究5－9月份溫度、降水與植被的關(guān)系十分重要。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

本文采用榆陽區(qū)紅石峽飛播林地灌叢生物量數(shù)據(jù)，為全國沙化典型地區(qū)定位監(jiān)測項目2002－2014年所測數(shù)據(jù)：三個樣地，每樣地三個樣方，每樣方面積2 m×2 m，九月中下旬測其地上植被鮮重，求出單位面積平均值作為全年生物量，灌叢植被主要有沙蒿、花棒、踏郎、檸條等。沙地柏天然林灌叢新梢生長量1983－1984年數(shù)據(jù)采用“沙地柏生物學(xué)和生態(tài)學(xué)特性的研究”項目所測數(shù)據(jù)。2005－2006年新梢年生長量數(shù)據(jù)采用“沙地柏天然林生物多樣性保護、群落衰退機理及更新復(fù)壯技術(shù)研究”項目所測數(shù)據(jù)。沙地柏新梢生長量均為大保當(dāng)沙地柏天然林中固定株所測數(shù)據(jù)的平均值。氣象數(shù)據(jù)來源于榆陽區(qū)氣象站。

利用SPSS13.0分析軟件進行數(shù)據(jù)整理與分析。

3 統(tǒng)計分析

3.1 降水、溫度與沙地柏生長量的變化趨勢

3.1.1 當(dāng)年5－9月降水量與沙地柏新梢生長量的關(guān)系 由表1－3及圖1可知，沙地柏新梢生長量為（y1），與5－9月降水量（x1），存在線性相關(guān)關(guān)系，關(guān)系式為

表明沙地柏新梢生長量隨著5－9月降水量增加而增加，隨著5－9月降水量減少而減少。

表1 模型擬合表

表2 方差分析表

表3 5－9月降水與沙地柏年新梢生長量的回歸系數(shù)

圖1 5－9月降水量與沙地柏新梢生長量的關(guān)系

3.1.2 當(dāng)年5－9月平均氣溫與沙地柏新梢生長量的關(guān)系 由表4－5可看出，當(dāng)年5－9月平均氣溫（x2）與沙地柏新梢生長量（y2）不存在線性關(guān)系，這是因為各年5－9月平均溫度相差不大，均能提供植物正常生長所需要的適宜溫度。

3.2 降水、溫度與灌叢生物量的變化趨勢

3.2.1 當(dāng)年5－9月降水量與灌叢生物量的關(guān)系

由表6－8及圖2可以看出，沙地柏地上生物量（y3）與當(dāng)年5－9月降水量（x3）呈線性相關(guān)，關(guān)系式為：

表明沙地柏灌叢地上生物量隨當(dāng)年5－9月降水量增加而增加，隨5－9月降水量減小而減小。

表4 模型擬合

表5 方差分析

表6 模型擬合

表7 方差分析表

表8 5－9月降水與灌叢生物量的回歸系數(shù)

3.2.2 當(dāng)年5－9月平均氣溫與灌叢生物量的關(guān)系 由表8－9可看出，當(dāng)年5－9月降水量與沙地柏地上生物量之間的相關(guān)系數(shù)為0.293，回歸方程顯著性檢驗結(jié)果表明：顯著性水平Sig.＝0.332＞0.05，所建立的回歸方程無效。說明當(dāng)年5－9月平均氣溫與灌叢生物量不存在線性關(guān)系。

表9 模型擬合表

表10 方差分析表

4 結(jié)論

灌叢植被根系分布深度較淺，其生長受降水量的影響比較明顯，呈正相關(guān)。溫度總量足以滿足沙地灌叢植被正常生長所需要的溫度，微弱的變化不足以引起植被生長量與生物量的變化。

［1］ 劉國華，傅伯杰.全球氣候變化對森林生態(tài)系統(tǒng)的影響［J］.自然資源學(xué)報，2001，16（1）：71－78.

［2］ 國志興，王宗明，宋開山.1982－2003年東北林區(qū)森林植被NDVI與水熱條件的相關(guān)分析［J］.生態(tài)學(xué)雜志，2007，26（12）：1930－1936.

［3］ 李麗娜.基于陜西省溫度和降水的空間變化及其與NDVI的相關(guān)性研究［D］.西安：西北大學(xué)，2009.

［4］ 吳麗麗，任志遠，張翀.陜北地區(qū)植被指數(shù)對水熱條件變化的響應(yīng) 及 其 時 滯 分 析 ［J］.中 國 農(nóng) 業(yè) 氣 象，2014（1）：103－108.

［5］ 趙賴雙，張繼平，李榮.陜西榆林能源化工基地生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀與生態(tài)修復(fù)對策［J］，科技信息，2013，448（20）：10－11.