气候条件对辽宁西北部草原区天然牧草生长发育及产量的影响

吴 迪，刘慧林，崔 蕾，闫庆忠，徐功权

（1.辽宁省草原监理站，辽宁 沈阳 110161；2.辽宁省北票市草原监理站，辽宁 北票 121000；3.辽宁省阜新蒙古族自治县草原监理站，辽宁 阜新 123100）

气候条件对辽宁西北部草原区天然牧草生长发育及产量的影响

吴 迪1，刘慧林1，崔 蕾1，闫庆忠2，徐功权3

（1.辽宁省草原监理站，辽宁 沈阳 110161；2.辽宁省北票市草原监理站，辽宁 北票 121000；3.辽宁省阜新蒙古族自治县草原监理站，辽宁 阜新 123100）

采集辽宁西北部典型草原区北票市、阜新蒙古族自治县国家级草原固定监测点监测的2015～2016年天然牧草生长发育、地上生物量等基本数据，结合气象资料，系统分析了气候条件对辽宁西北部草原区天然牧草生长发育及产量的影响。结果表明，2015～2016年，辽宁西北部典型草原区天然牧草高度、盖度与同期降水量呈正相关，降水量大的年份，天然牧草的高度、盖度更大。天然牧草产量与同期降水量、气温均呈正相关，降水量大、温度高的年份，牧草产量越多。降水和气温是制约辽宁西北部草原区天然牧草生长发育及产量的关键气候因子，且降水的影响大于气温。

辽宁西北部草原区；气候条件；牧草高度；牧草盖度；地上生物量

辽宁属北方重要草原区，草原带处于欧亚草原带的东端，纵跨2.5纬度，横跨5.5经度，其中西北部草原与内蒙古典型草原区相连[1]。据20世纪80年代草原资源普查统计，西北部可利用草原面积150万公顷，占全省可利用草原面积的46%[2]。近年来，辽宁西北部地区草原退化、沙化情况严重，生态环境不断恶化，天然牧草产量下降。牧草的生长发育对气候条件有着极强的依赖性，因此研究气候条件对天然牧草生长发育及产量的影响，对于掌握辽宁西北部典型草原区生态状况、调节生态质量具有重要意义。同时，本研究也为借助气候资源提高辽西北草原生产力、促进畜牧业生产发展提供科学依据。本文采用辽西北典型草原区北票市、阜新蒙古族自治县（以下简称“阜蒙县”）国家级草原固定监测点2015～2016年的气候数据及牧草资料，系统分析气候条件对辽西北草原区天然牧草生长发育及产量的影响。

1 研究区概况

在行政区划上，辽宁西北部地区包括北票市、阜蒙县等共10个县（市）。该地区位于科尔沁沙地的东南边缘，属于温带半干旱季风性大陆气候，年均气温5.2～9.6℃，无霜期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%，年均蒸发量是降水量的3～5倍。该地区热量资源充足，水资源严重匮缺，气候条件较差，属于北方典型的半干旱风沙区[3]。

本研究选取的2个辽宁西北部典型草原区，分别位于为北票市凉水河乡和阜蒙县阜新镇。

2 资料来源与研究方法

2.1 资料来源 天然牧草生长发育资料采用北票市、阜蒙县国家级草原固定监测点2015～2016年的监测数据，包括牧草发育时期、牧草盖度、牧草高度及地上生物量等。

气象资料采用北票市（E 120°47′41.0″，N 41°43′26.0″）、阜蒙县（E 121°40′10.5″，N 42°10′03.0″）国家级草原固定监测点内田间小气候自动观测仪（北京，天创金农）2015～2016年的监测数据，包括空气温度、空气湿度、降水量、风力风向等。

2.2 研究方法 通过统计对比分析牧草生长发育和气象的监测数据，确定影响天然牧草生长发育的主要气候因素，并进一步分析气候因素与天然牧草生长发育、产量的关系及其影响。

2.3 数据处理 所有试验数据利用Excel 2003软件进行处理、统计和制图。

3 结果与分析

3.1 降水量对天然牧草高度的影响

3.1.1 天然牧草高度随时间变化的特点 牧草旺长期是需水的关键期，降水量的多少直接影响天然牧草的高度。由表1、表2可知，天然牧草的高度随时间变化而逐月增加，在2015、2016年8月份均达到最高值，且两年的天然牧草高度均在6月份增长速度最快，其中2015年6月的增长率分别为100.6%和92.3%，2016年6月的增长率分别为105.1%和114.4%。而7、8月份的增长速度明显低于6月。

表1 2015年5～8月天然牧草高度及增长率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长率Table 2 Nature herbage height and growth rate from May to August,2016

3.1.2 天然牧草高度与降水量的关系 图1和图2分别为北票市和阜蒙县草原区2015年和2016年的5～8月天然牧草高度与同期降水量的折线图，由图可知，降水量越大，天然牧草高度越高，即天然牧草高度与降水量呈正相关。2015年辽宁西北部地区降水偏少，而2016年辽宁西北部地区雨量充足，因此2015年辽宁西北部典型草原区天然牧草高度显著低于2016年同期，即降水量多的年份天然牧草更高。2015、2016年北票市、阜蒙县草原区天然牧草高度均在8月份达到最大，而最大降水量分别发生在2015年6、7月和2016年7月（图1、2），由此可知辽宁西北部天然牧草高度最大值的出现时间滞后于降水量的最大值。

图1 北票市草原区2015和2016年5～8月天然牧草高度与降水量折线图Fig.1 Line chart of'nature herbage height and precipitation from May to August,2015 and 2016 in steppe ofBeipiao

图2 阜蒙县草原区2015和2016年5～8月天然牧草高度与降水量折线图Fig.2 Line chart of'nature herbage height and precipitation from May to August,2015 and 2016 in steppe ofFumeng

3.2 降水量对天然牧草盖度的影响

3.2.1 天然牧草盖度随时间变化的特点 由表3、表4可知，北票市、阜蒙县草原区的天然牧草盖度在7、8月达到最大值。其中北票市草原区天然牧草盖度在6月增长速度最快，分别为63.3%和39.5%，其次为7月，8月的盖度保持不变或有所下降，阜蒙县草原区天然牧草盖度在7月增长速度最快，分别为57.3%和19.7%，6月次之，8月增长幅度较低，盖度基本保持不变（表3、表4）。

表3 2015年5～8月天然牧草盖度及增长率Table 3 Nature herbage coverage and growth rate from May to August,2015

表4 2016年5～8月天然牧草盖度及增长率Table 4 Nature herbage coverage and growth rate from May to August,2016

3.2.2 天然牧草盖度与降水量的关系 图3和图4分别为北票市和阜蒙县草原区2015和2016年的5～8月天然牧草盖度与同期降水量的折线图，由图可知，降水量越大，天然牧草盖度越大，即天然牧草高度与降水量呈正相关。2015年北票市、阜蒙县草原区天然牧草最大盖度分别出现在7月和8月，而两地最大降水量为6月和7月，2016年天然牧草最大盖度均发生在8月，而最大降水量均在7月（图3、图4），由此可知辽西北天然牧草最大盖度出现的时间滞后于最大降水量的出现时间。

图3 北票市草原区2015和2016年5～8月天然牧草盖度与降水量折线图Fig.3 Line chart of'nature herbage coverage and precipitation from May to August,2015 and 2016 in steppe ofBeipiao

3.3 气象因素对天然牧草产量的影响

3.3.1 天然牧草产量随时间变化的特点 天然牧草地上生物量，即产草量，是评估天然牧草生长发育状况的重要指标。天然牧草生长发育越好，其产草量越高。2015、2016年6～8月北票市、阜蒙县草原区天然牧草产量均逐月增加，在8月达到最大值，且8月是产草量增长速度最快的月份（表5、表6），9月份牧草进入枯黄期基本停止生长。

图4 阜蒙县草原区2015和2016年5～8月天然牧草高度与降水量折线图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月天然牧草产量及增长率Table 5 Nature herbage production and growth rate from June to August,2015

表6 2016年6～8月天然牧草产量及增长率Table 6 Nature herbage production and growth rate from June to August,2016

3.3.2 天然牧草产量与降水量的关系 图5和图6分别为北票市和阜蒙县草原区2015和2016年6～8月天然牧草产量与同期降水量的折线图，由图可知，降水量增加，天然牧草产量越多，即天然牧草产量与降水量呈正相关。2016年6～8月北票市累计降水量413.0 mm，是2015年的1.70倍，天然牧草产量最大值为2 293.3 g/m2，较2015年增长153.4%（图5）。2016年6～8月阜蒙县累计降水量414.4 mm，较2015年增长81.7%，天然牧草产量最大值为740.8 g/m2，是2015年的1.1倍（图6）。北票市、阜蒙县草原区天然牧草最大产量均出现在两年的8月，而最大降水量分别发生在2015年6、7月和2016年7月（图5、6），由此可知辽宁西北部天然牧草产量最大值的出现时间滞后于降水量的最大值。

3.3.3 天然牧草产量与温度的关系 植物的生长发育在很大程度上取决于当地的热量条件[4]，天然牧草的生长发育同样也受热量条件的影响，温度是反映热量水平的物理量，通常用稳定通过10℃积温来表示。由图7、8可知，月积温越高，天然牧草产量越多，即天然牧草产量与温度为正相关。

4 讨论与结论

气候条件是影响植物生长发育的环境因素。研究表明，在热量条件、水分条件、风力条件等诸多气象因子中，水分和热量条件对牧草的生长发育的影响最为显著[5]。

图5 北票市草原区2015和2016年6～8月天然牧草产量与降水量折线图Fig.5 Line chart of'nature herbage production and precipitation from June to August,2015 and 2016 in steppe ofBeipiao

图6 阜蒙县草原区2015和2016年6～8月天然牧草产量与降水量折线图Fig.6 Line chart of'nature herbage production and precipitation from June to August,2015and 2016 in steppe ofFumeng

图7 北票市草原区2015和2016年6～8月天然牧草产量与温度折线图Fig.7 Line chart of'nature herbage production and temperature from June to August,2015 and 2016 in steppe ofBeipiao

图8 阜蒙县草原区2015和2016年6～8月天然牧草产量与温度折线图Fig.8 Line chart of'nature herbage production and temperature from June to August,2015 and 2016 in steppe ofFumeng

2015～2016年，辽宁西北部典型草原区天然牧草高度、盖度与同期降水量呈正相关，降水量大的年份，天然牧草的高度、盖度更大。其中天然牧草高度均在8月份达到最大值，6月份增长速度最快；天然牧草最大盖度值分别出现的7、8月份，最快增长月份均为7月。天然牧草产量与同期降水量、气温均呈正相关，降水量大、温度高的年份，牧草产量越多。产草量均在8月达到最大值，同时8月份的增长率也为最大。此外天然牧草高度、盖度和产量最大值的出现时间均滞后于降水量的最大值。综上所述，降水和气温是制约辽宁西北部草原区天然牧草生长发育及产量的关键气候因子，且降水的影响大于气温。

前人研究也表明，在干旱、半干旱草原区，水分是牧草生长发育的最主要影响因素，而温度升高对牧草生长发育的影响不明显，且在水分严重匮乏的地区，温度升高会加剧蒸发，使土壤干旱，从而加重对牧草的胁迫[6]。即“暖湿性”气候有利于牧草生产力的提高，“暖干性”气候会使牧草生产力降低[7]。

近50年来，辽宁西北部地区气候暖干化现象严重，平均气温明显升高、降水量呈下降趋势[8]。若未来该地区继续向“暖干性”气候趋势发展，那么水分对辽西北牧草生长发育和产量的影响将更加明显，牧草生产力降低，并且会影响辽宁西北部草原生态系统的结构和功能。因此，提出科学、可行的气候变化应对方案刻不容缓。

[1]刘慧林，崔蕾.辽宁省草原资源与生态监测报告[J].草业科学，2011（10）：49-51.

[2]王国山，刘慧林，顾恒琴，等.辽宁省草原资源调查与研究[J].现代畜牧兽医，2007（12）：24-26.

[3]王江山.辽西北地区气候与生态环境的相互影响[J].安徽农业科学，2009，37（31）：15376-15378.

[4]李元华，车少静.河北省温度和降水变化对农业的影响[J].中国农业气象，2005，26（4）：224-228.

[5]郭建平，高素华，刘玲.中国北方地区牧草气候生产力及主要限制因子[J].中国生态农业学报，2002，10（3）：44-46.

[6]李玉娥，董红敏，林而达.气候变化对畜牧业生产的影响[J].农业工程学报，1997，13（5）：20-23.

[7]韩芳，牛建明，刘朋涛，等.气候变化对内蒙荒漠草原牧草气候生产力的影响[J].中国草地学报，2010，32（5）：57-65.

[8]张艺萌，张雪松，郭婷婷，等.辽西北地区气温和降水变化对气候生产潜力的影响[J].中国农业气象，2015，36（2）：203-211.

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

吴迪（1987-），女，植物学硕士研究生，主要从事草原生态监测和评价方面研究。