荒漠化草原生物量變化與氣象因子的關系

劉 志

(蘇尼特左旗氣象局，內蒙古蘇尼特左旗 011300)

引言

生態(tài)系統(tǒng)生物量和生產力的研究是生態(tài)學中的重要研究方向。隨著全球溫室效應的加劇，草原生物量的研究被賦予了更多的意義。草原生態(tài)系統(tǒng)是全球分布最廣泛的陸地生態(tài)系統(tǒng)之一，草原面積約占全球陸地面積的20%，對草地生物量和生產力的研究是草原生態(tài)系統(tǒng)研究的重要內容。我國草地面積3.55*108hm2,占國土面積的41.7%，內蒙古草地面積占21.1%，其中生物量變化最為敏感的就是荒漠化草原，其決定主要因素就是降水條件，其次是有效積溫和土壤肥力，其功能與結構的變化會對生態(tài)環(huán)境和社會產生生活都有一定的影響。因而研究草原生物量的環(huán)境因子的變化，為草原的生態(tài)恢復和管理提供科學的理論依據(jù)。

荒漠化草原生物量是草地植物與環(huán)境相互作用的綜合體現(xiàn)，也是群落結構和功能的綜合體現(xiàn)，通過研究環(huán)境因子與草原生物量的關系，可揭示環(huán)境因素對草原生物量的影響機制，環(huán)境因子的變化會直接或間接的影響草原生物量的變化。且其對生物量的影響并不是一種或幾種因子的單純作用，而是由眾多環(huán)境因子綜合作用的結果，通過分析降水量、溫度、土壤肥力等因子是影響草原生物量變化的主要環(huán)境因子影響最為顯著。

本方選用不同的站近30年和近10年的氣象資料和災性資料進行旱災風險評估與區(qū)劃分析，提供科學的區(qū)劃，為荒漠化草原開展干旱災害的防災減災提供科學的依據(jù)。

1 氣候特征

1.1 分析區(qū)氣候特征

本文選取蘇尼特左旗為分析區(qū)，位于內蒙古錫林郭勒盟西北部，以畜牧業(yè)為主導產業(yè),總面積達3.37萬平方千米，地貌類型以高平原、低山丘陵為主，土壤類型以淡栗鈣土和棕鈣土為主,植被類型以荒漠草原和干草原為主，屬中溫帶干旱、半干旱大陸性氣候，以近10年生態(tài)觀測資料和歷史數(shù)據(jù)為分析依據(jù)，展開因子影響權重分析，說明因子與草原生量的關系。

總的氣候特點是:日照充足、氣候干燥、冷熱劇變、風沙多四個方面，全年日照數(shù)長但降水稀少，降水變率大，保證率低蒸發(fā)強烈，因此這種干旱、半干旱及亞濕潤干旱氣候特點決定了該地區(qū)在植被構成上種類稀少，結構簡單，大量地表裸露，防護效益差，生態(tài)環(huán)境脆弱，較小的災害性天氣就會對生態(tài)平衡造成極大的破壞，導致荒漠化現(xiàn)象的產生〔1〕。1979-2018年平均降水量為178.5mm,最少降水2005年96.3mm，最多降水量1992年281.8mm，1979-2018年平均溫度為4.1℃,最高平均溫度2014年6.1℃，最低平均溫度2012年2.0℃，平均日照為3196小時，蒸發(fā)量高達2685mm，平均風速3.7m/s，≥10℃的年活動積溫2100-2500℃，無霜期110天左右，主風向為南南西風，年平均大風日數(shù)54天。

主要植物:克氏針茅、沙生冰草、糙隱子草、冷蒿、小葉錦雞兒等，草群高度5-17cm，蓋度10-25%，產草量30-45公斤/畝。

2 主要因子分析

2.1 生物量與降水因子的關系

分析2018年天然草場牧草狀況監(jiān)測情況來看，選取的多根蔥和小針茅5-8月的生長情況數(shù)據(jù)，5-6月降水量不足10毫米，草地上生物量為零,當7月份開始降水量達101.8時牧草地上生物量鮮重337.8g/m2。由此可見，在荒漠化草原,降水條件是制約草地植物生長的第一重要因子。生物量與降水相關關系很明顯，因此7、8月份的降水量的大小直接影響了全年的降水豐度，對于植被的長勢也有直接的影響。也可以說降水量的多少決定了牧草地上生物量的產量。

2018年蘇尼特左旗天然牧草狀況監(jiān)測情況

說明：40株平均高度，草重4個樣方平均，降水量和有效積溫均為月

2.2 生物量與積溫因子的關系

每一種植物都需要溫度達到一定值時才能夠開始發(fā)育和生長，這個溫度在生態(tài)學中稱為發(fā)育閾溫度或生態(tài)學零度，但僅僅溫度達到所需還不足以完成發(fā)育和生長，因為還需要一定的時間，即需要一定的總熱量，稱為總積溫或者有效積溫〔2〕。對于荒漠化草原而言，植被覆蓋率較低，地表的溫度與植被比植被覆蓋高的地區(qū)溫度高的多，氣溫不只是受太陽的直接輻射，而且下墊面還有反射長波輻射，促使溫度高于其它地區(qū)，由2018年蘇尼特左旗監(jiān)測資料來看5、6月份積溫均已達到牧草生長條件，但缺不能夠生長，可見，積溫條件在荒漠化草原很容易達到，但因降水條件不足而不能夠正常生長發(fā)育，也可以說有效積溫是任何一種什物生長必不可少的條件，但在荒漠化草原就顯的微不足到了。

2.3 生物量與土壤肥力因子的關系

土壤可以通過土壤養(yǎng)分、容重和含水量等土壤性質對生物量產生影響。生物量與土壤肥力有關，即0～50cm土壤中有機碳含量多,而土壤容重影響不大,即生物量隨著土壤中有機碳含量的增加而增高,而土壤容重越大,生物量越小,這樣也符合研究結果一致。土壤中有機碳含量多,可為植物提供充足的養(yǎng)分,有利于草地植物根系和植株的生長,使生物量增加;土壤容重越大,土壤的緊實度越大,土壤的通氣和貯水能力差,不利于植物根系的生長以及其對水分和養(yǎng)分的吸收、利用,從而影響草地植物的正常生長,使生物量減少。同時,土壤養(yǎng)分的含量和土壤的基本性質還與土壤類型和利用方式有關,在荒漠化草原主要是棕鈣土、風沙土、栗鈣土，栗鈣土分布在棕鈣土和風沙土之間，有機質和全氮總儲量偏低，速效氮、磷缺乏，速效鉀豐富〔3〕。土壤風蝕沙化嚴重，鈣積層層位淺，厚度大，對土壤水分垂直分布，植物根系的發(fā)育部不利。

3 結論

研究表明，降水量的變化會對草地生物量產生顯著影響，降水條件決定了草地生態(tài)系統(tǒng),尤其是荒漠化，是荒漠化草原生態(tài)系統(tǒng)植物生長的決定性因子,積溫和土壤養(yǎng)分含量也有不可低估的作用，在降水條件一定時，溫度條件在荒漠化草原作用不是很明顯，但在溫水條件一定時，土壤養(yǎng)分含量表現(xiàn)的比較突出，當然，現(xiàn)在牧區(qū)又很少施肥料澆水來改善土壤養(yǎng)分和水份條件,在土壤養(yǎng)分一定的情況下,天然降水成為決定因子,因此對生物量的影響最為顯著。

綜合分析降水量、氣溫和土壤肥力因素資料表明：荒漠化草原氣候變化趨勢也比較小，總體是降水呈逐年減少偶有波動，平均溫度向暖的方向發(fā)展，這種趨勢如持續(xù)發(fā)展對當?shù)刂脖簧L和生態(tài)環(huán)境的改善極為不利，因此要呼吁加強荒漠化草原的治理與保護工作，制科學高效的利用制度，大力實施退耕還牧，以草定畜和加大人工草場，恢復草原植被，增加草原的覆蓋度，防止荒漠化進一步蔓延。