朱日和鎮(zhèn)典型草原植被特征對(duì)氣溫與降水量變化的響應(yīng)

候偉峰，烏 恩，敖特根，福 英，金 凈,錢潔鑫，吳 瀾

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010019)

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朱日和鎮(zhèn)典型草原植被特征對(duì)氣溫與降水量變化的響應(yīng)

候偉峰，烏 恩*，敖特根，福 英，金 凈,錢潔鑫，吳 瀾

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010019)

于2014年在蘇尼特右旗朱日和鎮(zhèn)典型草原上進(jìn)行實(shí)地調(diào)查和收集20世紀(jì)60年代、20世紀(jì)80年代和21世紀(jì)初三個(gè)年代的氣溫變化、降水量變化和植被特征變化數(shù)據(jù)，分析各年代氣溫、降水量和植被特征的變化規(guī)律和植被特征變化對(duì)氣溫與降水量變化的響應(yīng)。結(jié)果顯示，從20世紀(jì)60年代以來氣溫逐漸上升，20世紀(jì)60年代、80年代、21世紀(jì)初和2014年的年均氣溫分別為4.52℃、4.75℃、5.94℃和6.14℃，54年間上升1.62℃，平均每年上升0.03℃。隨著氣溫的增加植被特征逐漸下降，各年代植被高度、蓋度、產(chǎn)草量和植物種類與氣溫之間存在明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系，達(dá)到顯著水平(P<0.05)；平均降水量逐年下降，20世紀(jì)60年代、80年代、21世紀(jì)初和2014年的年均降水量分別為177.08mm、176.93mm、169.27mm和167.8mm，其下降率分別為0.85%、4.4%和5.2%。54年間下降9.28mm，平均每年下降0.17mm。隨著降水量的下降植被特征也下降，各年代植被高度、蓋度、產(chǎn)草量和植物種類與降水量之間存在明顯的正相關(guān)關(guān)系，但差異不顯著(P>0.05)。

氣溫；降水量；植被特征；影響

全球氣候變化已經(jīng)嚴(yán)重的影響了人類的正常生活。聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化委員會(huì)(IPCC)第1工作組第4次評(píng)估報(bào)告指出，過去100年，全球平均氣溫升高了0.74℃。中國(guó)大部分地區(qū)呈增溫趨勢(shì)，近50年變暖尤其明顯，以北方增溫最為明顯〔1-3〕。21世紀(jì)氣候變化趨勢(shì)預(yù)測(cè)，21世紀(jì)中國(guó)氣候?qū)⒗^續(xù)明顯變暖，降水量則有部分地區(qū)呈增加趨勢(shì)〔4-5〕。牛建明等〔6-12〕的研究表明，氣候變化使草原面積顯著減少，草原生產(chǎn)力明顯下降，荒漠草原的減產(chǎn)最為突出。本研究利用一個(gè)地區(qū)50多年來氣溫、降水量和植被特征變化調(diào)查資料和實(shí)地調(diào)查資料相結(jié)合，分析氣候變化對(duì)植被特征的影響，有助于了解氣候變化對(duì)植被特征產(chǎn)生的影響，為該地區(qū)的充分調(diào)節(jié)氣候與利用氣候資源和提高草原植物產(chǎn)量提供科學(xué)依據(jù)。因此研究氣候變化對(duì)植被特征的影響對(duì)保護(hù)生態(tài)環(huán)境和畜牧業(yè)生產(chǎn)上具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

朱日和鎮(zhèn)位于錫林郭勒盟蘇尼特右旗南部，東鄰鑲黃旗、商都縣，南鄰烏蘭察布市察右后旗，西鄰烏蘭察布市四子王旗。全鎮(zhèn)總面積為2735平方公里。東徑111°03′-114°16′、北緯41°55′-43°47′之間。海拔897-1672m之間，年均降水量為206mm，年均氣溫5℃，無霜期為125天左右，歷年平均日照時(shí)數(shù)為3180小時(shí)，≧10℃積溫2713.1℃，土壤為栗鈣土。主要植物有克氏針茅(StipakryloviiRoshev)、糙隱子草(Cleistogenessquarrosa(Trin.) Keng)、小葉錦雞兒(CaraganamicrophyllaLam.)、短花針茅(StipabreviforaGriseb.)、冷蒿(ArtemisiafrigidaWilld. Sp. Pl.)、無芒隱子草(Cleistogenessongorika(Roshev.)Ohwi)、堿韭(AlliumpolyrhizumTurcz. ex Regel)、冰草(Agropyroncristatum(L.) Gaertn.)、豬毛蒿(ArtemisiascopariaWaldst. et Kit.)、櫛葉蒿(Neopallasiapectinata(Pall.) Poljak.)等。

1.2 資料來源

1953-2013年朱日和氣象站歷年氣象資料；上世紀(jì)60年代中國(guó)科學(xué)院內(nèi)蒙寧夏綜合考察隊(duì)在朱日和鎮(zhèn)調(diào)查的天然草場(chǎng)和植被樣地資料；上世紀(jì)80年代草原普查。2003年草地遙感調(diào)查資料以及1998年以來的蘇尼特右旗主要草地類型檢測(cè)樣地資料。2014年在朱日和鎮(zhèn)266935hm2的草原上實(shí)地調(diào)查資料。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析方法

用Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和植被特征變化對(duì)氣溫與降水量變化的響應(yīng)進(jìn)行相關(guān)性分析，并制圖，使用SPSS軟件對(duì)氣溫與降水量變化和植被特征變化之間的相關(guān)性進(jìn)行t測(cè)驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣溫與降水量的變化

2.1.1 各年代氣溫變化

朱日和鎮(zhèn)20世紀(jì)60年代、80年代、21世紀(jì)初和2014年的平均氣溫上升幅度比較大，詳見圖1。

圖1 朱日和鎮(zhèn)20世紀(jì)60年代、80年代、21世紀(jì)初和2014年氣溫變化

從圖1可以看出，各年代平均氣溫呈上升趨勢(shì)。20世紀(jì)60年代的年均氣溫為4.52℃，80年代的年均氣溫為4.75℃，21世紀(jì)初的年均氣溫為5.94℃，2014年均氣溫為6.14℃，54年間氣溫升高，1.62℃。每年升高的溫度為0.03℃。

2.1.2 各年代降水量變化

朱日和鎮(zhèn)20世紀(jì)60年代、80年代、21世紀(jì)初和2014年的年均降水量下降幅度比較大，詳見圖2。

圖2 朱日和鎮(zhèn)20世紀(jì)60年代、80年代、21世紀(jì)初和2014年降水量變化

從圖2可以看出，各年代平均降水量呈下降趨勢(shì)，20世紀(jì)60年代、80年代、21世紀(jì)初和2014年的年均降水量分別為177.08mm、176.93mm、169.27mm和167.8mm，其下降率分別為0.85%、4.4%和5.2%。

2.2 植被高度、蓋度、產(chǎn)草量和種類變遷

2.2.1 植被高度變遷

朱日和鎮(zhèn)20世紀(jì)60年代、80年代、21世紀(jì)初和2014年的植被高度變化較大，詳見圖3。

圖3 朱日和鎮(zhèn)20世紀(jì)60年代、80年代、21世紀(jì)初和2014年植被高度變化

從圖3中可以看出，從20世紀(jì)60年代到21世紀(jì)初，草原植被高度逐漸降低。20世紀(jì)60年代、80年代、21世紀(jì)初和2014年的平均植被高度分別為28.3cm、24.6cm、20.3cm和17.8cm其下降率分別為13.07%、28.57%和37.10%。

2.2.2 植被蓋度變遷

朱日和鎮(zhèn)20世紀(jì)60年代、80年代、21世紀(jì)初和2014年的植被蓋度變化較明顯，詳見圖4。

圖4 朱日和鎮(zhèn)20世紀(jì)60年代、80年代、21世紀(jì)初和2014年植被蓋度變化

從圖4中可以看出，從20世紀(jì)60年代到21世紀(jì)初，草原植被蓋度逐漸降低。20世紀(jì)60年代、80年代、21世紀(jì)初和2014年的植被蓋度分別為33.7%、27.6%、20.3%和18%，其下降率分別為18.10%、39.76%和46.59%。

2.2.3 產(chǎn)草量的變遷

朱日和鎮(zhèn)20世紀(jì)60年代、80年代、21世紀(jì)初和2014年的產(chǎn)草量變化較大，詳見圖5。

圖5 朱日和鎮(zhèn)20世紀(jì)60年代、80年代、21世紀(jì)初和2014年產(chǎn)草量變化

從圖5中可以看出，從20世紀(jì)60年代以來年均產(chǎn)草量逐漸降低，20世紀(jì)60年代、80年代、21世紀(jì)初和2014年產(chǎn)草量分別為675kg/hm2、579.9kg/hm2、498kg/hm2和387kg/hm2，其下降率分別為14.09%、26.22%和42.67%。

2.2.4 植被種類的變遷

朱日和鎮(zhèn)20世紀(jì)60年代、80年代、21世紀(jì)初和2014年的植物種類變化情況，詳見圖6。

圖6 朱日和鎮(zhèn)20世紀(jì)60年代、80年代、21世紀(jì)初和2014年產(chǎn)草量變化

從圖6中可以看出，從20世紀(jì)60年代以來年均產(chǎn)草量逐漸降低，20世紀(jì)60年代、80年代、21世紀(jì)初和2014年的平均種類/m2分別為19.9種/m2、17.7種/m2、15.1種/m2，和13.5種/m2，其下降率分別為11.1%、24.1%和32.2%。

2.3 氣溫與降水量變化對(duì)植被特征的影響

氣溫與降水量變化對(duì)草原植被特征的影響較大，具體相關(guān)性分析詳見表1。

表1 氣溫與降水量變化對(duì)植被特征的影響

注：*表示有顯著差異。

Note: * Representation significant differences.

從表1中可以看出，植被高度、蓋度、產(chǎn)草量和種類與氣溫之間存在顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.05)。其回歸方程分別為y=-5.4801x+52(R2=0.9374)、y=-8.4579x+70.644(R2=0.9416)、y=-139.52x+1279.6(R2=0.8761)和y=-3.3336x+34.343(R2=0.9375)；植被高度、蓋度、種類和產(chǎn)草量與降水量之間存在明顯的正相關(guān)關(guān)系，但未達(dá)到顯著水平(P>0.05)，其回歸方程分別為y=0.8896x-130.95(R2=0.8905)、y=1.3669x-211.25(R2=0.8865)、y=22.727x-3391.5(R2=0.8380)和y=0.5417x-77.046(R2=0.8925)。

3 結(jié)論與討論

3.1 全球氣溫上升已是所有研究者的共識(shí)，自上世紀(jì)60年代以來，朱日和地區(qū)氣溫隨著年代的推移逐漸上升，20世紀(jì)60年代的年均氣溫為4.52℃，80年代的年均氣溫為4.75℃，21世紀(jì)初的年均氣溫為5.94℃，2014年年均氣溫為6.14℃。54年以來朱日和地區(qū)氣溫升高1.62℃，平均每年升高0.03℃，這個(gè)結(jié)果與全球氣溫變化規(guī)律相同。

2012年我國(guó)氣候異常，局部暴雨強(qiáng)度大，山洪泥石流災(zāi)害頻發(fā)。從2012年山洪災(zāi)害防御工作實(shí)際來看，項(xiàng)目建設(shè)的山洪災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)和群測(cè)群防體系發(fā)揮了很好的防災(zāi)減災(zāi)效益。入汛以來全國(guó)645個(gè)縣共發(fā)布了1.9萬次山洪災(zāi)害預(yù)警，利用山洪災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)向約130萬防汛責(zé)任人員發(fā)送預(yù)警短信620多萬條，啟動(dòng)預(yù)警廣播4.76萬次，轉(zhuǎn)移危險(xiǎn)區(qū)群眾超過265萬人次，大大減免了人員傷亡。2012年全國(guó)因山洪災(zāi)害死亡失蹤625人，約占全部洪澇災(zāi)害死亡人數(shù)的76%，大大低于2000年以來均值。

3.2 隨著氣溫的增加，植被高度、蓋度、產(chǎn)草量逐漸下降，植物種類減少，植被高度、蓋度和產(chǎn)草量與年均氣溫之間均存在顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.05)。氣溫上升應(yīng)該有利于植物的生長(zhǎng)發(fā)育，提高草地生產(chǎn)力，但是研究結(jié)果正好相反。這個(gè)結(jié)果很有可能與自然因素和人為因素相互作用有關(guān)。氣候變化對(duì)植被特征的影響是非常復(fù)雜的。一方面，除了水熱條件的變化以外，二氧化碳的增加也將對(duì)草原植被特征(高度、蓋度、產(chǎn)草量和植物種類)產(chǎn)生重要影響。有關(guān)研究顯示，氣候變化與二氧化碳的綜合作用，可使草地生產(chǎn)力明顯減少〔14〕。另一方面，人類的生產(chǎn)活動(dòng)，如過度放牧、開墾草原和樵采亂伐等，不斷地影響著草地的覆蓋度和健康狀況、植物的生長(zhǎng)和土壤養(yǎng)分流動(dòng)，進(jìn)而時(shí)刻影響著草原生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。這些自然因素和人為因素變化均對(duì)草原植被特征和草原生態(tài)環(huán)境帶來重要的影響。

3.3 朱日和地區(qū)降水量隨著年代的推移呈下降趨勢(shì)，但變化幅度不大，這個(gè)結(jié)果與韓芳〔2，13〕等的研究結(jié)果相似，20世紀(jì)60年代、80年代、21世紀(jì)初和2014年的年均降水量分別為177.08mm、176.93mm、169.27mm和167.8mm，其下降率分別為0.85%、4.4%和5.2%，54年以來朱日和地區(qū)降水量下降9.28mm，平均每年下降0.17mm。

3.4 隨著降水量的降低植被高度、蓋度、產(chǎn)草量逐漸下降，植物種類減少，植被高度、蓋度、產(chǎn)草量和植物種類與年均降水量之間均存在明顯的正相關(guān)關(guān)系，但未達(dá)到顯著水平(P>0.05)。這個(gè)結(jié)果很可能是所用分析數(shù)據(jù)少或誤差造成的，需要進(jìn)一步探討。

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Vegetation characteristics of typical steppe response to temperature and precipitation change in the Zhureh town

HOU Wei feng, WU En, Aotegen, Temurbuhe, Na Ya, FU Ying, JIN Jing

(College of Ecology and Environmental Science, Inner Mongolia Agricultural University,Huhhot 010019, China )

In 2014 in Typical Steppe in the Sonid Right Banner, Zhureh town of field investigation and collected in the 20th century 60's, in the eighties of the 20th century and the 21st century grade in temperature changes, changes of precipitation and vegetation characteristics change data, in response to the change of temperature and precipitation changes in temperature, precipitation and vegetation characteristics of rules and characteristics of vegetation analysis. The results show that the temperature gradually increased since 1960s, and the annual average temperature in 1960s, 80, 2014 and twenty-first Century were 4.52, 5.94, 6.14, 54, 0.03, 1.62, respectively. With the increase of temperature, vegetation characteristics gradually declined, and there was a negative correlation between vegetation height, coverage, biomass and plant species and temperature. The average annual rainfall of 1960s, P<0.05, 169.27mm, 167.8mm and 177.08mm were, 176.93mm, and, respectively, and the decrease rate was 0.85%, 4.4% and 5.2% respectively. 54 years of decline in 9.28mm, an average decline of 0.17mm. With the decrease of rainfall, vegetation characteristics also decreased. There was a significant positive correlation between vegetation height, coverage, biomass and plant species and precipitation, but the difference was not significant (P>0.05).

Temperature；Precipitation；Vegetation characteristics；Effect

S812;S812.1

A

2095—5952(2016)02—0018—05

2016-05-30

內(nèi)蒙古民族文化建設(shè)研究工程(MZWHD2014-022)

候偉峰(1992-)，男，蒙古族，內(nèi)蒙古興安盟人，在讀研究生，主要從事草地營(yíng)養(yǎng)和草地資源方面的研究，E-mail：houweifeng2014@126.com。

烏 恩E-mail：wuen2004@163.com