固原地區(qū)林草氣候適宜性分析

馬國濤 ，余文梅 ，景 博 ，龔曉麗 ，陳 煒 ，何 云

（1.中國氣象局旱區(qū)特色農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警與風(fēng)險(xiǎn)管理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，寧夏 銀川 750002；2.寧夏氣象防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，寧夏 銀川 750002；3.寧夏回族自治區(qū)固原市氣象局，寧夏 固原 756000）

林草產(chǎn)業(yè)是寧夏生態(tài)文明建設(shè)項(xiàng)目的主要組成部分，是恢復(fù)重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)和水源涵養(yǎng)區(qū)的依據(jù)，是固原實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村振興、積極繁榮、環(huán)境優(yōu)美、人民富裕的支撐條件，是貫徹落實(shí)創(chuàng)新驅(qū)動戰(zhàn)略、生態(tài)立區(qū)戰(zhàn)略的具體舉措，同時也是打造西部地區(qū)生態(tài)文明建設(shè)先行區(qū)的內(nèi)在需求。氣候是一個地區(qū)大氣的多年平均狀態(tài)，不僅決定著一個地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)、格局和功能，同時也是生態(tài)系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境的主要驅(qū)動力。植被變化主要受氣候和人類活動（生態(tài)建設(shè)）兩個因素影響，固原地處西北地區(qū)東部的半干旱、半濕潤過渡帶，是典型的大陸性氣候，也是氣候變化的異常敏感區(qū)域，在過渡帶上表現(xiàn)出獨(dú)特的生態(tài)脆弱性[1]，境內(nèi)地形多變，六盤山脈呈南北走向、南高北低，降水是制約固原地區(qū)植被生長的主要?dú)夂蛞蜃印?/p>

本文利用1989年到2018年固原市國家氣象觀測站及區(qū)域氣象觀測站資料，對全市近30年林木生長期降水量分布特征，林木生長氣候適宜性進(jìn)行了分析，為生態(tài)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和區(qū)劃提供參考依據(jù)。

1 固原地區(qū)林木生長期降水量分布特征

1.1 空間分布

固原地區(qū)位于寧夏南部，冬季漫長寒冷、春季氣溫多變、夏季短暫涼爽，年平均氣溫為6.5 ℃，林木主要活動期在4—9月，這也是林木蒸散耗水量最多的時期。一般將日平均氣溫穩(wěn)定≥10 ℃的初日和終日時間做為林木生長期。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，固原市林木生長期降水量約占全年總降水量的79%。降水分布呈現(xiàn)東南多，西北少的特點(diǎn)。其中西吉縣大部降水少于400 mm，隆德縣東部、涇源縣及彭陽縣南部的紅河鄉(xiāng)和東部的孟塬鄉(xiāng)部分地區(qū)降水量超過500 mm（圖1）。

圖1 固原市林木生長期降水量分布

1.2年際分布

近30年林木生長期平均降水量區(qū)域平均值為396.4 mm（圖2），年際變化曲線波動較大，為265～645 mm，最低值出現(xiàn)在1997年，最高值出現(xiàn)在2013年。年際變化整體趨勢是增加的，其中2009 至2018年這10年增加幅度較大，平均每年增加3 mm 左右。2018年降水量是近10年降水量最多的一年。

圖2 固原市近30年植物生長期平均降水量年際變化曲線

2 林木氣候適應(yīng)性分析

2.1 林木耗水量分布特征

固原地區(qū)林木生長期主要在4—9月，也是蒸散耗水量最多的時期。一年中日平均氣溫≥10℃的時間為林木活躍生長顯著耗水時期。張寶坤[2]經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算可能蒸發(fā)量來表征林木生長期的蒸散耗水量，其中為日平均氣溫穩(wěn)定≥10 ℃的積溫。在相同條件下，不同樹種蒸騰耗水量區(qū)別很大，灌木耗水量約為喬木耗水量的1/3 至2/3 左右[3]。計(jì)算結(jié)果表明固原地區(qū)喬木蒸散耗水量為300～560 mm（圖3），其中西吉縣東北部和西部、原州區(qū)北部和彭陽東部喬木林蒸散耗水量較多，在450 mm 以上；涇源西南部和隆德東南部及原州區(qū)南部的沿六盤山地區(qū)由于氣溫較低，喬木林耗水量小于350 mm。

圖3 固原市喬木林蒸散耗水量分布（mm）

2.2 氣候植被類型分布

張寶坤提出用干燥度作為喬木樹種水分收支平衡的指標(biāo)[4-6]和氣候植被類型的區(qū)劃，即：p=0.16∑t/r，其中r為日平均氣溫≥10 ℃時間內(nèi)的降水量，∑t為日平均氣溫穩(wěn)定≥10 ℃的積溫。通過計(jì)算得到固原地區(qū)的氣候植被類型分布（圖4）：其中，涇源縣中部干燥度≤1.0，為濕潤森林區(qū)，原州區(qū)南部及東北部、西吉北部的白崖及火石寨鄉(xiāng)、隆德中東部、彭陽大部地區(qū)干燥度介于1.0～1.5，屬于半濕潤森林草原區(qū)；其他地區(qū)干燥度在1.5 以上，屬于半干旱草原區(qū)。

圖4 固原市干燥度分布特征

2.3 林木適生程度分析

要提高一個地區(qū)的植被覆蓋度，需要把灌木和喬木進(jìn)行合理搭配。根據(jù)喬木林最大植被度分布情況分析，原州區(qū)中南部和東北部，彭陽中部，西吉火石寨一帶、隆德東部喬木林最大植被度可達(dá)0.5 左右，六盤山沿山地區(qū)和涇源縣可達(dá)0.6 以上（圖5），全市大部灌木最大植被度均處于0.4 以上（圖6）。

圖5 固原市喬木林最大植被覆蓋度

圖6 固原市灌木最大植被覆蓋度

根據(jù)濕潤度來確定固原地區(qū)各類氣候植被區(qū)林木的適生程度，具體劃分為3個區(qū)（圖7）。Ⅰ區(qū)包括原州區(qū)中部、彭陽大部、西吉大部，該地區(qū)降水偏少，適宜營造需水少的草或草灌相結(jié)合，達(dá)到提高植被覆蓋率的目的。Ⅱ區(qū)包括原州區(qū)南部及東北部，彭陽南部、隆德大部、西吉火石寨一帶，帶地區(qū)受地形影響，降水量較Ⅰ區(qū)稍多，但地形多變，適宜發(fā)展喬灌草混合植被；Ⅲ區(qū)包括涇源縣，整個處于六盤山脈南麓，地形抬升明顯，降水量豐富，適合林木生長，應(yīng)以喬木為主，喬灌結(jié)合，提高植被覆蓋率。固原地區(qū)各類氣候植類型及最大植被覆蓋度詳情見表1。

表1 固原市各類氣候植被類型及最大植被覆蓋度

圖7 固原市各地林木適宜性分區(qū)

3 結(jié)語

首先，固原地區(qū)林木生長期降水量約占全年總降水量的79%。降水分布呈現(xiàn)東南多，西北少的特點(diǎn)。林木生長期降水年際變化較大，干旱與濕潤年份交替出現(xiàn)，氣候變化對林木生長環(huán)境影響較大。固原地區(qū)喬木蒸散耗水量為300～560 mm，其中西吉縣東北部和西部、原州區(qū)北部和彭陽東部喬木林蒸散耗水量較多。除涇源縣中部干燥度≤1.0 外，其他大部地區(qū)干燥度為1.0～1.5。

其次，合理配置喬木，灌木和草的比例，能提高植被覆蓋度。根據(jù)固原地區(qū)氣候條件，科學(xué)合理配置農(nóng)業(yè)、林業(yè)和牧業(yè)所占的比例。違害就利，合理開發(fā)利用水分資源，在考慮降水量的基礎(chǔ)上選擇適宜的造林地段和耐寒適生樹種，使用攔蓄坡地徑流、改善土壤結(jié)構(gòu)、增加土壤蓄水保墑能力、地膜覆蓋、抑制蒸發(fā)等一系列有利于蓄墑增墑的栽培技術(shù)措施，加強(qiáng)管理，可以不斷提高全市植被（灌、喬木林和草）覆蓋度。

最后，根據(jù)固原地區(qū)所處的地理位置、氣候狀態(tài)、土壤結(jié)構(gòu)、植被分布情況、地形地貌等主要生態(tài)環(huán)境條件，可從生境條件相宜的引種來源區(qū)內(nèi)選擇引種樹種。充分考慮本地區(qū)域多樣的氣候條件、地理?xiàng)l件和優(yōu)良的小氣候環(huán)境，進(jìn)行多種異地試種，分析引種樹種正常生長的主要生態(tài)因子及限制影響因素和試驗(yàn)樹種在不同栽培區(qū)域?qū)夂?、土壤等條件的適應(yīng)性，確定其適生范圍和試驗(yàn)樹種適宜推廣的范圍，提出重點(diǎn)推廣區(qū)域。