荒漠化草原生物量变化与气象因子的关系

刘 志

(苏尼特左旗气象局，内蒙古苏尼特左旗 011300)

引言

生态系统生物量和生产力的研究是生态学中的重要研究方向。随着全球温室效应的加剧，草原生物量的研究被赋予了更多的意义。草原生态系统是全球分布最广泛的陆地生态系统之一，草原面积约占全球陆地面积的20%，对草地生物量和生产力的研究是草原生态系统研究的重要内容。我国草地面积3.55*108hm2,占国土面积的41.7%，内蒙古草地面积占21.1%，其中生物量变化最为敏感的就是荒漠化草原，其决定主要因素就是降水条件，其次是有效积温和土壤肥力，其功能与结构的变化会对生态环境和社会产生生活都有一定的影响。因而研究草原生物量的环境因子的变化，为草原的生态恢复和管理提供科学的理论依据。

荒漠化草原生物量是草地植物与环境相互作用的综合体现，也是群落结构和功能的综合体现，通过研究环境因子与草原生物量的关系，可揭示环境因素对草原生物量的影响机制，环境因子的变化会直接或间接的影响草原生物量的变化。且其对生物量的影响并不是一种或几种因子的单纯作用，而是由众多环境因子综合作用的结果，通过分析降水量、温度、土壤肥力等因子是影响草原生物量变化的主要环境因子影响最为显著。

本方选用不同的站近30年和近10年的气象资料和灾性资料进行旱灾风险评估与区划分析，提供科学的区划，为荒漠化草原开展干旱灾害的防灾减灾提供科学的依据。

1 气候特征

1.1 分析区气候特征

本文选取苏尼特左旗为分析区，位于内蒙古锡林郭勒盟西北部，以畜牧业为主导产业,总面积达3.37万平方千米，地貌类型以高平原、低山丘陵为主，土壤类型以淡栗钙土和棕钙土为主,植被类型以荒漠草原和干草原为主，属中温带干旱、半干旱大陆性气候，以近10年生态观测资料和历史数据为分析依据，展开因子影响权重分析，说明因子与草原生量的关系。

总的气候特点是:日照充足、气候干燥、冷热剧变、风沙多四个方面，全年日照数长但降水稀少，降水变率大，保证率低蒸发强烈，因此这种干旱、半干旱及亚湿润干旱气候特点决定了该地区在植被构成上种类稀少，结构简单，大量地表裸露，防护效益差，生态环境脆弱，较小的灾害性天气就会对生态平衡造成极大的破坏，导致荒漠化现象的产生〔1〕。1979-2018年平均降水量为178.5mm,最少降水2005年96.3mm，最多降水量1992年281.8mm，1979-2018年平均温度为4.1℃,最高平均温度2014年6.1℃，最低平均温度2012年2.0℃，平均日照为3196小时，蒸发量高达2685mm，平均风速3.7m/s，≥10℃的年活动积温2100-2500℃，无霜期110天左右，主风向为南南西风，年平均大风日数54天。

主要植物:克氏针茅、沙生冰草、糙隐子草、冷蒿、小叶锦鸡儿等，草群高度5-17cm，盖度10-25%，产草量30-45公斤/亩。

2 主要因子分析

2.1 生物量与降水因子的关系

分析2018年天然草场牧草状况监测情况来看，选取的多根葱和小针茅5-8月的生长情况数据，5-6月降水量不足10毫米，草地上生物量为零,当7月份开始降水量达101.8时牧草地上生物量鲜重337.8g/m2。由此可见，在荒漠化草原,降水条件是制约草地植物生长的第一重要因子。生物量与降水相关关系很明显，因此7、8月份的降水量的大小直接影响了全年的降水丰度，对于植被的长势也有直接的影响。也可以说降水量的多少决定了牧草地上生物量的产量。

2018年苏尼特左旗天然牧草状况监测情况

说明：40株平均高度，草重4个样方平均，降水量和有效积温均为月

2.2 生物量与积温因子的关系

每一种植物都需要温度达到一定值时才能够开始发育和生长，这个温度在生态学中称为发育阈温度或生态学零度，但仅仅温度达到所需还不足以完成发育和生长，因为还需要一定的时间，即需要一定的总热量，称为总积温或者有效积温〔2〕。对于荒漠化草原而言，植被覆盖率较低，地表的温度与植被比植被覆盖高的地区温度高的多，气温不只是受太阳的直接辐射，而且下垫面还有反射长波辐射，促使温度高于其它地区，由2018年苏尼特左旗监测资料来看5、6月份积温均已达到牧草生长条件，但缺不能够生长，可见，积温条件在荒漠化草原很容易达到，但因降水条件不足而不能够正常生长发育，也可以说有效积温是任何一种什物生长必不可少的条件，但在荒漠化草原就显的微不足到了。

2.3 生物量与土壤肥力因子的关系

土壤可以通过土壤养分、容重和含水量等土壤性质对生物量产生影响。生物量与土壤肥力有关，即0～50cm土壤中有机碳含量多,而土壤容重影响不大,即生物量随着土壤中有机碳含量的增加而增高,而土壤容重越大,生物量越小,这样也符合研究结果一致。土壤中有机碳含量多,可为植物提供充足的养分,有利于草地植物根系和植株的生长,使生物量增加;土壤容重越大,土壤的紧实度越大,土壤的通气和贮水能力差,不利于植物根系的生长以及其对水分和养分的吸收、利用,从而影响草地植物的正常生长,使生物量减少。同时,土壤养分的含量和土壤的基本性质还与土壤类型和利用方式有关,在荒漠化草原主要是棕钙土、风沙土、栗钙土，栗钙土分布在棕钙土和风沙土之间，有机质和全氮总储量偏低，速效氮、磷缺乏，速效钾丰富〔3〕。土壤风蚀沙化严重，钙积层层位浅，厚度大，对土壤水分垂直分布，植物根系的发育部不利。

3 结论

研究表明，降水量的变化会对草地生物量产生显著影响，降水条件决定了草地生态系统,尤其是荒漠化，是荒漠化草原生态系统植物生长的决定性因子,积温和土壤养分含量也有不可低估的作用，在降水条件一定时，温度条件在荒漠化草原作用不是很明显，但在温水条件一定时，土壤养分含量表现的比较突出，当然，现在牧区又很少施肥料浇水来改善土壤养分和水份条件,在土壤养分一定的情况下,天然降水成为决定因子,因此对生物量的影响最为显著。

综合分析降水量、气温和土壤肥力因素资料表明：荒漠化草原气候变化趋势也比较小，总体是降水呈逐年减少偶有波动，平均温度向暖的方向发展，这种趋势如持续发展对当地植被生长和生态环境的改善极为不利，因此要呼吁加强荒漠化草原的治理与保护工作，制科学高效的利用制度，大力实施退耕还牧，以草定畜和加大人工草场，恢复草原植被，增加草原的覆盖度，防止荒漠化进一步蔓延。