宁夏盐池禾本科牧草返青期变化特征及与气象因子的关系

姬菲菲 戈晓峰 赵斯文

（1.中国气象局旱区特色农业气象灾害监测预警与风险管理重点实验室，宁夏 银川 750002；2.宁夏吴忠市气象局，宁夏 吴忠 751100；3.南京信息工程大学气象灾害地理信息工程实验室，江苏 南京 210044）

天然牧草返青期的预报与气象因素密切相关，不同气象条件对返青期的影响也不尽相同，其中水分和热量的影响尤为重要。20世纪80年代以来，国内很多学者针对典型草原牧草各生长发育期与气候条件的关系展开各类研究。高亚敏研究表明，降水量是影响科尔沁草地北部牧草返青期和枯黄期的主要因素，降水量与返青期呈负相关，与其枯黄期呈正相关。郭斌等认为，牧草生长期对平均温度、气温日较差、有效降水日数等气象因子敏感。孙小龙等研究发现草原地上生物量的主要限制因子是降水,其次也与年平均最高气温和生长季平均最高气温相关。赵恒和等人认为在 3 月中旬，如果气温升高，西北针茅返青日会推迟，这主要因为高温促使土壤水分蒸发，而土壤干旱阻碍返青。

宁夏盐池县地处毛乌素沙漠边缘，地形属鄂尔多斯台地向黄土高原的典型过渡地带，主要由温性荒漠草原、温性草原、温性荒漠等草原类型组成。本文通过分析盐池县禾本科牧草针茅的返青期变化特征，探索其与气象因子的对应关系，以期为该区牧草的观测及定量评价气象条件对牧草生长发育提出科学依据，

1.材料与方法

1.1 数据来源及研究区域概况

气象数据来源于盐池县国家基本气象站1989-2018年的30a地面气象观测资料，牧草资料选用盐池县牧业气象观测站禾本科天然牧草针茅1989-2018年共30年观测资料。牧草观测点设在盐池县花马池镇田记掌村，海拔高度1350.9m，观测方法为农业气象观测规范，观测地段面积一般不小于10000平方米。观测地段一般划分为四个观测区域作为四个重复，每个重复又分为4个观测区，一年用一个观测区。观测牧草各生育期、高度、覆盖度、产草量等要素。该地段以温性荒漠草原为主，草场种群主要以柠条锦鸡儿、蒙古冰草、杂类草为主，主要植物种类有短花针茅、黑沙蒿、蒙古冰草、胡枝子等。盐池县气象站位于107.39°E、37.79°N，海拔高度1350.9m，气候类型为中温带大陆性季风气候，年平均气温8.9℃，年降水量303.6mm，5-9月降水量248.8mm，占全年总降水量的81.9%，雨热同季，年日照时间为2832.6h。

1.2 分析方法

牧草返青期变化趋势分析主要采用一次线性趋势方法，同时利用相关分析、趋势分析等方法分析了气象因子（积温、有效降水日数、降水量等）对针茅返青期的影响。

2.针茅返青期特征及变化

由表1分析得到，盐池县针茅返青期主要集中在3月下旬到4月上旬，平均日期为4月1日，但早晚年相差较大为24天，最早在3月20日，最晚在4月12日。30年中有15年返青期晚于多年平均日期，15年早于多年平均日期。根据1989-2018年共30年年际变化分析，针茅返青期整体为提前趋势，以-2.9/10a的速度提前，相关系数为0.85。尤其是从2003年后，盐池县针茅返青期提前趋势更加明显，以-6.3/10a的速度提前。

表1 盐池县针茅返青期出现时间

图1 盐池县针茅返青期的年际变化趋势

3.针茅生长发育的气象条件分析

3.1 热量条件对牧草返青的影响

将盐池县针茅牧草的返青期日序与3月平均温度及前一年11月到3月期间的平均温度进行对比分析（图2），发现3月平均温度的变化曲线与返青期日序间有着较高相关性，尤其在1991年至1995年间以及近十年表现最为明显，返青期日序会随着3月平均温度的上升或下降而随之推迟或提前。而期间平均温度与牧草返青期整体变化趋势有一致性，但某些具体年份变化无明显相关性。

图2 盐池县3月平均温度、期间平均温度与返青期日序的变化曲线图

通过分析牧草的返青期日序与3月最高温度和3月最低温度的变化趋势线发现（图3），3月最高温度的变化曲线与返青期日序间整体呈现较高相关性，尤其是2005年到2011年表现最为明显。而3月最低温度变化曲线则与返青期日序间无明显相关性。

图3 盐池县3月最高温度、3月最低温度与返青期日序的变化曲线图

通过分析3月积温、前一年11月到3月期间积温与牧草返青期日序的变化趋势发现，两者多数年份与返青期日序间有着较好对应性，但1997年至2005年间期间积温发生大范围波动，返青期日序并未出现对应波动，说明牧草返青期的发生虽然与期间积温有着一定相关性，但不会因为期间积温单一气象特征的较大波动便导致相应大波动，而是受多种气象因子共同作用与制约。

图4 盐池县3月积温、期间积温与返青期日序的变化曲线图

3.2 水分条件对牧草返青的影响

通过分析图5发现，牧草返青期日序与3月降雨日数的变化趋势部分年份间存在相应性，如1992至1996年、2001至2004年、2012至2018年较明显，但其余年份二者间变化趋势并不明显，说明返青期与3月降雨日数间相关性适中。

图5 盐池县3月降雨日数与返青期日序的变化曲线图

从图6中分析得出，牧草返青期日序与3月降雨量以及前一年11月到3月期间的降雨量二者之间的变化趋势相关性较低，期间降雨量整体波动性较大，且在某些年份变化趋势与返青期日序截然相反。3月降雨量在个别年份时段变化趋势与牧草返青期一致，而有些年份变化趋势则不尽相同。

图6 盐池县3月降雨量、期间降雨量与返青期日序的变化曲线图

4.结论与讨论

（1）盐池针茅牧草返青期整体为提前趋势，并以每10年2.9d的速度提前。从2003年后，针茅牧草返青期提前趋势更加明显。

（2）盐池针茅牧草返青期受热量影响较大。3月平均温度、3月最高温度与牧草返青期日序间有着较高相关性。前一年11月到3月期间平均温度与牧草返青期整体变化趋势有一致性，但某些具体年份变化无明显相关性，而3月最低温度变化则与返青期日序间无明显相关性。3月积温、前一年11月到3月期间积温两者多数年份与返青期日序间有着较好对应性。

（3）水分条件对盐池针茅牧草返青期影响不一。盐池牧草返青期与3月降雨日数间相关性适中，与3月降雨量以及前一年11月到3月期间的降雨量二者之间的变化趋势相关性较低。