氣候條件對遼寧西北部草原區(qū)天然牧草生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響

吳 迪，劉慧林，崔 蕾，閆慶忠，徐功權(quán)

（1.遼寧省草原監(jiān)理站，遼寧 沈陽 110161；2.遼寧省北票市草原監(jiān)理站，遼寧 北票 121000；3.遼寧省阜新蒙古族自治縣草原監(jiān)理站，遼寧 阜新 123100）

氣候條件對遼寧西北部草原區(qū)天然牧草生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響

吳 迪1，劉慧林1，崔 蕾1，閆慶忠2，徐功權(quán)3

（1.遼寧省草原監(jiān)理站，遼寧 沈陽 110161；2.遼寧省北票市草原監(jiān)理站，遼寧 北票 121000；3.遼寧省阜新蒙古族自治縣草原監(jiān)理站，遼寧 阜新 123100）

采集遼寧西北部典型草原區(qū)北票市、阜新蒙古族自治縣國家級草原固定監(jiān)測點監(jiān)測的2015～2016年天然牧草生長發(fā)育、地上生物量等基本數(shù)據(jù)，結(jié)合氣象資料，系統(tǒng)分析了氣候條件對遼寧西北部草原區(qū)天然牧草生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，2015～2016年，遼寧西北部典型草原區(qū)天然牧草高度、蓋度與同期降水量呈正相關(guān)，降水量大的年份，天然牧草的高度、蓋度更大。天然牧草產(chǎn)量與同期降水量、氣溫均呈正相關(guān)，降水量大、溫度高的年份，牧草產(chǎn)量越多。降水和氣溫是制約遼寧西北部草原區(qū)天然牧草生長發(fā)育及產(chǎn)量的關(guān)鍵氣候因子，且降水的影響大于氣溫。

遼寧西北部草原區(qū)；氣候條件；牧草高度；牧草蓋度；地上生物量

遼寧屬北方重要草原區(qū)，草原帶處于歐亞草原帶的東端，縱跨2.5緯度，橫跨5.5經(jīng)度，其中西北部草原與內(nèi)蒙古典型草原區(qū)相連[1]。據(jù)20世紀80年代草原資源普查統(tǒng)計，西北部可利用草原面積150萬公頃，占全省可利用草原面積的46%[2]。近年來，遼寧西北部地區(qū)草原退化、沙化情況嚴重，生態(tài)環(huán)境不斷惡化，天然牧草產(chǎn)量下降。牧草的生長發(fā)育對氣候條件有著極強的依賴性，因此研究氣候條件對天然牧草生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響，對于掌握遼寧西北部典型草原區(qū)生態(tài)狀況、調(diào)節(jié)生態(tài)質(zhì)量具有重要意義。同時，本研究也為借助氣候資源提高遼西北草原生產(chǎn)力、促進畜牧業(yè)生產(chǎn)發(fā)展提供科學依據(jù)。本文采用遼西北典型草原區(qū)北票市、阜新蒙古族自治縣（以下簡稱“阜蒙縣”）國家級草原固定監(jiān)測點2015～2016年的氣候數(shù)據(jù)及牧草資料，系統(tǒng)分析氣候條件對遼西北草原區(qū)天然牧草生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響。

1 研究區(qū)概況

在行政區(qū)劃上，遼寧西北部地區(qū)包括北票市、阜蒙縣等共10個縣（市）。該地區(qū)位于科爾沁沙地的東南邊緣，屬于溫帶半干旱季風性大陸氣候，年均氣溫5.2～9.6℃，無霜期131～190 d，年均降水量350～700 mm，集中在夏季，占全年降水量的70%～80%，年均蒸發(fā)量是降水量的3～5倍。該地區(qū)熱量資源充足，水資源嚴重匱缺，氣候條件較差，屬于北方典型的半干旱風沙區(qū)[3]。

本研究選取的2個遼寧西北部典型草原區(qū)，分別位于為北票市涼水河鄉(xiāng)和阜蒙縣阜新鎮(zhèn)。

2 資料來源與研究方法

2.1 資料來源 天然牧草生長發(fā)育資料采用北票市、阜蒙縣國家級草原固定監(jiān)測點2015～2016年的監(jiān)測數(shù)據(jù)，包括牧草發(fā)育時期、牧草蓋度、牧草高度及地上生物量等。

氣象資料采用北票市（E 120°47′41.0″，N 41°43′26.0″）、阜蒙縣（E 121°40′10.5″，N 42°10′03.0″）國家級草原固定監(jiān)測點內(nèi)田間小氣候自動觀測儀（北京，天創(chuàng)金農(nóng)）2015～2016年的監(jiān)測數(shù)據(jù)，包括空氣溫度、空氣濕度、降水量、風力風向等。

2.2 研究方法 通過統(tǒng)計對比分析牧草生長發(fā)育和氣象的監(jiān)測數(shù)據(jù)，確定影響天然牧草生長發(fā)育的主要氣候因素，并進一步分析氣候因素與天然牧草生長發(fā)育、產(chǎn)量的關(guān)系及其影響。

2.3 數(shù)據(jù)處理 所有試驗數(shù)據(jù)利用Excel 2003軟件進行處理、統(tǒng)計和制圖。

3 結(jié)果與分析

3.1 降水量對天然牧草高度的影響

3.1.1 天然牧草高度隨時間變化的特點 牧草旺長期是需水的關(guān)鍵期，降水量的多少直接影響天然牧草的高度。由表1、表2可知，天然牧草的高度隨時間變化而逐月增加，在2015、2016年8月份均達到最高值，且兩年的天然牧草高度均在6月份增長速度最快，其中2015年6月的增長率分別為100.6%和92.3%，2016年6月的增長率分別為105.1%和114.4%。而7、8月份的增長速度明顯低于6月。

表1 2015年5～8月天然牧草高度及增長率Table 1 Nature herbage height and growth rate from May to August,2015

表2 2016年5～8月天然牧草高度及增長率Table 2 Nature herbage height and growth rate from May to August,2016

3.1.2 天然牧草高度與降水量的關(guān)系 圖1和圖2分別為北票市和阜蒙縣草原區(qū)2015年和2016年的5～8月天然牧草高度與同期降水量的折線圖，由圖可知，降水量越大，天然牧草高度越高，即天然牧草高度與降水量呈正相關(guān)。2015年遼寧西北部地區(qū)降水偏少，而2016年遼寧西北部地區(qū)雨量充足，因此2015年遼寧西北部典型草原區(qū)天然牧草高度顯著低于2016年同期，即降水量多的年份天然牧草更高。2015、2016年北票市、阜蒙縣草原區(qū)天然牧草高度均在8月份達到最大，而最大降水量分別發(fā)生在2015年6、7月和2016年7月（圖1、2），由此可知遼寧西北部天然牧草高度最大值的出現(xiàn)時間滯后于降水量的最大值。

圖1 北票市草原區(qū)2015和2016年5～8月天然牧草高度與降水量折線圖Fig.1 Line chart of'nature herbage height and precipitation from May to August,2015 and 2016 in steppe ofBeipiao

圖2 阜蒙縣草原區(qū)2015和2016年5～8月天然牧草高度與降水量折線圖Fig.2 Line chart of'nature herbage height and precipitation from May to August,2015 and 2016 in steppe ofFumeng

3.2 降水量對天然牧草蓋度的影響

3.2.1 天然牧草蓋度隨時間變化的特點 由表3、表4可知，北票市、阜蒙縣草原區(qū)的天然牧草蓋度在7、8月達到最大值。其中北票市草原區(qū)天然牧草蓋度在6月增長速度最快，分別為63.3%和39.5%，其次為7月，8月的蓋度保持不變或有所下降，阜蒙縣草原區(qū)天然牧草蓋度在7月增長速度最快，分別為57.3%和19.7%，6月次之，8月增長幅度較低，蓋度基本保持不變（表3、表4）。

表3 2015年5～8月天然牧草蓋度及增長率Table 3 Nature herbage coverage and growth rate from May to August,2015

表4 2016年5～8月天然牧草蓋度及增長率Table 4 Nature herbage coverage and growth rate from May to August,2016

3.2.2 天然牧草蓋度與降水量的關(guān)系 圖3和圖4分別為北票市和阜蒙縣草原區(qū)2015和2016年的5～8月天然牧草蓋度與同期降水量的折線圖，由圖可知，降水量越大，天然牧草蓋度越大，即天然牧草高度與降水量呈正相關(guān)。2015年北票市、阜蒙縣草原區(qū)天然牧草最大蓋度分別出現(xiàn)在7月和8月，而兩地最大降水量為6月和7月，2016年天然牧草最大蓋度均發(fā)生在8月，而最大降水量均在7月（圖3、圖4），由此可知遼西北天然牧草最大蓋度出現(xiàn)的時間滯后于最大降水量的出現(xiàn)時間。

圖3 北票市草原區(qū)2015和2016年5～8月天然牧草蓋度與降水量折線圖Fig.3 Line chart of'nature herbage coverage and precipitation from May to August,2015 and 2016 in steppe ofBeipiao

3.3 氣象因素對天然牧草產(chǎn)量的影響

3.3.1 天然牧草產(chǎn)量隨時間變化的特點 天然牧草地上生物量，即產(chǎn)草量，是評估天然牧草生長發(fā)育狀況的重要指標。天然牧草生長發(fā)育越好，其產(chǎn)草量越高。2015、2016年6～8月北票市、阜蒙縣草原區(qū)天然牧草產(chǎn)量均逐月增加，在8月達到最大值，且8月是產(chǎn)草量增長速度最快的月份（表5、表6），9月份牧草進入枯黃期基本停止生長。

圖4 阜蒙縣草原區(qū)2015和2016年5～8月天然牧草高度與降水量折線圖Fig.4 Line chart of'nature herbage coverage and precipitation from May to August,2015 and 2016 in steppe of Fumeng

表5 2015年6～8月天然牧草產(chǎn)量及增長率Table 5 Nature herbage production and growth rate from June to August,2015

表6 2016年6～8月天然牧草產(chǎn)量及增長率Table 6 Nature herbage production and growth rate from June to August,2016

3.3.2 天然牧草產(chǎn)量與降水量的關(guān)系 圖5和圖6分別為北票市和阜蒙縣草原區(qū)2015和2016年6～8月天然牧草產(chǎn)量與同期降水量的折線圖，由圖可知，降水量增加，天然牧草產(chǎn)量越多，即天然牧草產(chǎn)量與降水量呈正相關(guān)。2016年6～8月北票市累計降水量413.0 mm，是2015年的1.70倍，天然牧草產(chǎn)量最大值為2 293.3 g/m2，較2015年增長153.4%（圖5）。2016年6～8月阜蒙縣累計降水量414.4 mm，較2015年增長81.7%，天然牧草產(chǎn)量最大值為740.8 g/m2，是2015年的1.1倍（圖6）。北票市、阜蒙縣草原區(qū)天然牧草最大產(chǎn)量均出現(xiàn)在兩年的8月，而最大降水量分別發(fā)生在2015年6、7月和2016年7月（圖5、6），由此可知遼寧西北部天然牧草產(chǎn)量最大值的出現(xiàn)時間滯后于降水量的最大值。

3.3.3 天然牧草產(chǎn)量與溫度的關(guān)系 植物的生長發(fā)育在很大程度上取決于當?shù)氐臒崃織l件[4]，天然牧草的生長發(fā)育同樣也受熱量條件的影響，溫度是反映熱量水平的物理量，通常用穩(wěn)定通過10℃積溫來表示。由圖7、8可知，月積溫越高，天然牧草產(chǎn)量越多，即天然牧草產(chǎn)量與溫度為正相關(guān)。

4 討論與結(jié)論

氣候條件是影響植物生長發(fā)育的環(huán)境因素。研究表明，在熱量條件、水分條件、風力條件等諸多氣象因子中，水分和熱量條件對牧草的生長發(fā)育的影響最為顯著[5]。

圖5 北票市草原區(qū)2015和2016年6～8月天然牧草產(chǎn)量與降水量折線圖Fig.5 Line chart of'nature herbage production and precipitation from June to August,2015 and 2016 in steppe ofBeipiao

圖6 阜蒙縣草原區(qū)2015和2016年6～8月天然牧草產(chǎn)量與降水量折線圖Fig.6 Line chart of'nature herbage production and precipitation from June to August,2015and 2016 in steppe ofFumeng

圖7 北票市草原區(qū)2015和2016年6～8月天然牧草產(chǎn)量與溫度折線圖Fig.7 Line chart of'nature herbage production and temperature from June to August,2015 and 2016 in steppe ofBeipiao

圖8 阜蒙縣草原區(qū)2015和2016年6～8月天然牧草產(chǎn)量與溫度折線圖Fig.8 Line chart of'nature herbage production and temperature from June to August,2015 and 2016 in steppe ofFumeng

2015～2016年，遼寧西北部典型草原區(qū)天然牧草高度、蓋度與同期降水量呈正相關(guān)，降水量大的年份，天然牧草的高度、蓋度更大。其中天然牧草高度均在8月份達到最大值，6月份增長速度最快；天然牧草最大蓋度值分別出現(xiàn)的7、8月份，最快增長月份均為7月。天然牧草產(chǎn)量與同期降水量、氣溫均呈正相關(guān)，降水量大、溫度高的年份，牧草產(chǎn)量越多。產(chǎn)草量均在8月達到最大值，同時8月份的增長率也為最大。此外天然牧草高度、蓋度和產(chǎn)量最大值的出現(xiàn)時間均滯后于降水量的最大值。綜上所述，降水和氣溫是制約遼寧西北部草原區(qū)天然牧草生長發(fā)育及產(chǎn)量的關(guān)鍵氣候因子，且降水的影響大于氣溫。

前人研究也表明，在干旱、半干旱草原區(qū)，水分是牧草生長發(fā)育的最主要影響因素，而溫度升高對牧草生長發(fā)育的影響不明顯，且在水分嚴重匱乏的地區(qū)，溫度升高會加劇蒸發(fā)，使土壤干旱，從而加重對牧草的脅迫[6]。即“暖濕性”氣候有利于牧草生產(chǎn)力的提高，“暖干性”氣候會使牧草生產(chǎn)力降低[7]。

近50年來，遼寧西北部地區(qū)氣候暖干化現(xiàn)象嚴重，平均氣溫明顯升高、降水量呈下降趨勢[8]。若未來該地區(qū)繼續(xù)向“暖干性”氣候趨勢發(fā)展，那么水分對遼西北牧草生長發(fā)育和產(chǎn)量的影響將更加明顯，牧草生產(chǎn)力降低，并且會影響遼寧西北部草原生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。因此，提出科學、可行的氣候變化應對方案刻不容緩。

[1]劉慧林，崔蕾.遼寧省草原資源與生態(tài)監(jiān)測報告[J].草業(yè)科學，2011（10）：49-51.

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[3]王江山.遼西北地區(qū)氣候與生態(tài)環(huán)境的相互影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2009，37（31）：15376-15378.

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Influencing Research on Climatic Factor to Nature Herbage Growth, Development and Production in Northwestern Liaoning Steppe

Wu Di1,Liu Huilin1,Cui Lei1,Yan Qingzhong2,Xu Gongquan3
(1.Liaoning grassland supervision station,Liaoning Shenyang 110161；2.Liaoning Beipiao grassland supervision station,Liaoning Beipiao 121000；3.Liaoning Fuxin Mongol Autonomous County grassland supervision station,Liaoning Fuxin 123100)

Nature herbage growth-development,aboveground biomass and other basic data from 2015 to 2016 were collected at 2 state-level grass stationary monitoring stations of Beipiao and Fumeng County in northwestern Liaoning typical steppe.Combined with climatic data，the effect of climatic factor onnatureherbagegrowth-developmentandproductionin northwesternLiaoning steppe was systematically analysed.The result showed that the nature herbage height and coverage have a positive correlation with the same period of precipitation in northwestern Liaoning typical steppe from 2015 to 2016,the greater the precipitation,the higher the height and coverage. The nature herbage production has a positive correlation with the same period of precipitation and temperature,the higher the precipitation and temperature,the more the production.Precipitation and temperature are the key climatic factors that restrict the nature herbage growth-development and production in northwestern Liaoning steppe,and the influence of precipitation is greater than that of the temperature.

Northwestern Liaoning steppe region;Climatic factor;Herbage height;Herbage coverage;Aboveground biomass

S812

B

1672-9692(2016)12-0014-07

2016-10-18

吳迪（1987-），女，植物學碩士研究生，主要從事草原生態(tài)監(jiān)測和評價方面研究。