氣象因子對(duì)烏魯木齊南山中山帶天然牧草生長(zhǎng)發(fā)育的影響

摘 要：隨著人類社會(huì)的不斷發(fā)展和城市化的進(jìn)程加快，越來(lái)越多的人口涌向城市。然而，由于城市化帶來(lái)的土地利用變化、氣候變化等，導(dǎo)致天然草場(chǎng)的退化。以新疆烏魯木齊市南山中山帶為研究對(duì)象，通過(guò)觀測(cè)和分析資料，探討了≥10 ℃積溫和降水量對(duì)南山中山帶牧草生長(zhǎng)發(fā)育的影響規(guī)律。結(jié)果表明：（1）積溫的變化與南山中山帶牧草的生長(zhǎng)發(fā)育密切相關(guān)；（2）降水量的變化也與南山中山帶牧草的生長(zhǎng)發(fā)育密切相關(guān)；（3）積溫和降水量對(duì)南山中山帶牧草產(chǎn)量影響最大的關(guān)鍵時(shí)段為6—7月，通過(guò)模型可對(duì)牧草產(chǎn)量進(jìn)行預(yù)測(cè)。

關(guān)鍵詞：積溫；降水量；牧草；生長(zhǎng)發(fā)育

中圖分類號(hào)：S162.54 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2024）05–0-03

近年來(lái)，在全球性氣候異常變化的背景下，大部分的天然牧草出現(xiàn)不同程度的退化現(xiàn)象。不同學(xué)者采集天然牧草生長(zhǎng)發(fā)育的相關(guān)數(shù)據(jù)和氣溫、積溫、降水量、日照時(shí)數(shù)等氣象數(shù)據(jù)，研究氣象條件對(duì)該地區(qū)天然牧草的生長(zhǎng)發(fā)育的影響。

范佩珍[1]指出氣溫和降雨量是影響海西州牧草產(chǎn)量的主要?dú)庀笠蜃?，其中以降水量的敏感度最高，氣溫可以滿足牧草的生長(zhǎng)發(fā)育需求。尚艷芳[2]通過(guò)對(duì)察右中旗高山草甸草原上牧草生長(zhǎng)情況受氣象因素的影響分析，認(rèn)為該區(qū)域內(nèi)的降水能滿足牧草需求，但氣溫低、風(fēng)速大等對(duì)典型牧草的生長(zhǎng)高度有很大的制約。蘇芬等[3]研究了三江源地區(qū)興?？h草原西北針茅返青期特征和影響因子，得出該牧草的返青期出現(xiàn)了略微的延遲趨勢(shì)，其中受到3月中旬至4月上旬的平均氣溫影響較大，兩者呈明顯的負(fù)相關(guān)，1—4月的降水量和日照時(shí)數(shù)與其相關(guān)性則不顯著。孫琪等[4-5]指出氣象災(zāi)害是致使牧草產(chǎn)量下降的因素之一，氣象條件是牧草生長(zhǎng)發(fā)育的必要條件。張智慧等[6]綜合分析了光熱水等氣象因素對(duì)牧草生長(zhǎng)的影響。旭花等[7]運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)法分析了騰格里沙漠具有代表性的4類天然牧草生長(zhǎng)發(fā)育特性與氣溫、降水量、日照時(shí)數(shù)3種氣象因子的關(guān)系。薊尚瑪?shù)萚8-9]研究表明，不同種類牧草在不同生育期所需的積溫存在差異。在各種氣象要素與牧草產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)中，降水量、氣溫、日照時(shí)數(shù)與牧草生長(zhǎng)發(fā)育相關(guān)性最強(qiáng)[10]。

牧草是牲畜的重要飼料之一，其生長(zhǎng)發(fā)育受到氣象因子的影響。烏魯木齊南山中山帶地區(qū)是典型的半干旱地區(qū)，牧草生長(zhǎng)發(fā)育主要受降水量和積溫變化的影響。通過(guò)研究降水量與積溫的變化對(duì)南山中山帶牧草生長(zhǎng)發(fā)育的影響，得出定量指標(biāo)來(lái)評(píng)估氣象因子對(duì)牧草發(fā)育影響最大的關(guān)鍵時(shí)段，利用降水與積溫變化對(duì)牧草發(fā)育影響的關(guān)鍵期預(yù)測(cè)烏魯木齊縣牧草生長(zhǎng)發(fā)育，從而提高牧草產(chǎn)量，推進(jìn)畜牧業(yè)發(fā)展，建立氣象為牧業(yè)生產(chǎn)服務(wù)的長(zhǎng)效機(jī)制，提高牧業(yè)氣象變化應(yīng)對(duì)能力，促進(jìn)牧業(yè)氣象服務(wù)高質(zhì)量發(fā)展。

1 資料與方法

為保證研究結(jié)論的準(zhǔn)確性，降低人為因素的影響，選取烏魯木齊南山中山帶牧草保護(hù)區(qū)中的4種最具代表性天然牧草作為研究對(duì)象，分別是以老芒麥為代表的禾本科、以黃芪為代表的豆科、以千葉蓍為代表的菊科和以老鸛草為代表的雜草類牧草。

所用氣象資料為烏魯木齊市牧業(yè)氣象試驗(yàn)站2004—2022年4—9月逐日平均氣溫和逐旬總降水量、逐月老芒麥、黃芪、千葉蓍、老鸛草和混合草的產(chǎn)量和生長(zhǎng)高度的數(shù)據(jù)，所有資料均通過(guò)新疆氣象局信息中心嚴(yán)格質(zhì)量控制，且可靠真實(shí)。利用相關(guān)系統(tǒng)和線性擬合的分析方法，定量分析降水量與≥10 ℃有效積溫（以下簡(jiǎn)稱積溫）對(duì)牧草生長(zhǎng)發(fā)育的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 積溫對(duì)牧草生長(zhǎng)高度的影響

積溫是指一定時(shí)間內(nèi)溫度超過(guò)一定限度的時(shí)間總和，也是植物生長(zhǎng)發(fā)育的重要指標(biāo)之一。積溫對(duì)牧草的生長(zhǎng)發(fā)育的影響較大，適宜的積溫條件可以促進(jìn)牧草的萌芽、生長(zhǎng)和繁殖，提高牧草產(chǎn)量和質(zhì)量。積溫過(guò)低則會(huì)延緩牧草的生長(zhǎng)，影響其正常的生長(zhǎng)發(fā)育，從而限制牧草的生產(chǎn)力。

積溫是影響牧草生長(zhǎng)的重要因素之一。春季積溫逐漸升高，有利于牧草的返青生長(zhǎng)；夏季積溫較高，有利于牧草的快速生長(zhǎng)；秋季積溫逐漸降低，有利于牧草的光合作用和養(yǎng)分積累。由圖1可知，在適宜的積溫范圍內(nèi)，隨著積溫的升高，牧草生長(zhǎng)速度加快，但在6月下旬至7月中旬，積溫超過(guò)一定范圍后，生長(zhǎng)速度反而會(huì)降低。此外，不同品種的牧草對(duì)積溫的適應(yīng)性也不同，從表1可看出：禾本科的老麥芒與菊科的千葉蓍牧草生長(zhǎng)速率與積溫呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.390 4、0.316 5，豆科的黃芪牧草生長(zhǎng)速率與積溫也呈正相關(guān)，但相關(guān)性不顯著，相關(guān)系數(shù)為0.016 2，老鸛草雜草的生長(zhǎng)速率與積溫呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.077 1，而且相關(guān)性也不顯著。

2.2 降水量對(duì)牧草生長(zhǎng)高度的影響

降水是植物生長(zhǎng)發(fā)育的重要水分來(lái)源，對(duì)草原植被生長(zhǎng)具有至關(guān)重要的作用。適宜的降水量能夠保障植物正常生長(zhǎng)，促進(jìn)植物的光合作用和養(yǎng)分吸收，進(jìn)而提高牧草產(chǎn)量和品質(zhì)。然而，降水過(guò)少或過(guò)多都會(huì)對(duì)牧草的生長(zhǎng)產(chǎn)生負(fù)面影響，并降低牧草產(chǎn)量和品質(zhì)。

在烏魯木齊南山中山帶地區(qū)，春季是少雨季節(jié)，但隨著夏季到來(lái)，降水量逐漸增加，為牧草生長(zhǎng)提供了必要的水分。由圖2可知，隨著降水量的增加，牧草生長(zhǎng)速度加快；降水量較大的時(shí)段主要集中在6—7月，此時(shí)牧草生長(zhǎng)速率隨著降水量增加而加快；8月后降水量逐漸減少，牧草生長(zhǎng)速率也隨之減少，甚至出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)。從表1可知，老麥芒、黃芪、千葉蓍和老鸛草各類牧草生長(zhǎng)速率與降水量均呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.544 2、0.448 1、0.886 4和0.561 6，而且菊科千葉蓍牧草與降水量達(dá)到極顯著水平。

2.3 烏魯木齊南山中山帶積溫和降水量與牧草產(chǎn)量的關(guān)系

對(duì)烏魯木齊南山中山帶2004—2022年的積溫和降水量分別與牧草產(chǎn)量（鮮草重、干草重）進(jìn)行相關(guān)性分析。由表2可知，牧草產(chǎn)量與氣象因子基本達(dá)到顯著相關(guān)。老麥芒、黃芪、千葉蓍、老鸛草及混合草的鮮草和干草產(chǎn)量與≥10 ℃積溫均呈正相關(guān)關(guān)系，除禾本科老芒麥外，其他牧草的鮮草重、干草重與降水量均呈正相關(guān)關(guān)系，其中，禾本科老芒麥產(chǎn)量與積溫相關(guān)性較差，與歷年月總降水量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

利用4種牧草和混合草的產(chǎn)量與積溫、降水量進(jìn)行多元線性回歸，建立多元線性回歸模型，應(yīng)用該模型可對(duì)烏魯木齊南山中山帶的牧草產(chǎn)量進(jìn)行預(yù)測(cè)（表3）。老芒麥、黃芪、千葉蓍、老鸛草和混合草的鮮重分別用Y1、Y2、Y3、Y4、Y5表示，干重分別用Y6、Y7、Y8、Y9、Y10表示；K為≥10 ℃的有效積溫，R表示4—9月歷年月總降水量。

由表3可知，牧草產(chǎn)量和氣象因子呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，4種牧草和混合草與氣象因子的回歸模型檢驗(yàn)結(jié)果均達(dá)到顯著水平，除禾本科老芒麥的鮮草重外，其他牧草產(chǎn)量均與氣象因子的回歸模型檢驗(yàn)結(jié)果達(dá)到極顯著水平。由此說(shuō)明利用積溫、降水量對(duì)牧草產(chǎn)量進(jìn)行估算較為準(zhǔn)確。

3 討論與小結(jié)

對(duì)烏魯木齊南山中山帶2004—2022年牧草生長(zhǎng)發(fā)育研究表明，牧草產(chǎn)量和氣象因子呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系。積溫和降水量對(duì)牧草生長(zhǎng)發(fā)育具有顯著的影響。

（1）在烏魯木齊南山中山帶，春季積溫逐漸升高有利于牧草返青生長(zhǎng)，夏季高溫和適量降水有利于牧草快速生長(zhǎng)；秋季的適宜積溫和降水則有利于牧草光合作用和養(yǎng)分積累。禾本科、菊科牧草的生長(zhǎng)速率與積溫呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系。

（2）各類牧草的生長(zhǎng)速率與降水量均呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，且菊科牧草的生長(zhǎng)速率與降水量達(dá)到極顯著水平。

（3）降水量對(duì)牧草生長(zhǎng)發(fā)育的影響大于積溫，且菊科與雜草類牧草對(duì)積溫和降水量的適應(yīng)性比禾本科和豆科強(qiáng)。

（4）烏魯木齊南山中山帶牧草的生長(zhǎng)發(fā)育受到降水量和積溫的共同影響，積溫和降水量對(duì)南山中山帶牧草產(chǎn)量影響最大的關(guān)鍵時(shí)段為6—7月，同時(shí)，可以通過(guò)多元線性回歸模型預(yù)測(cè)各類牧草的產(chǎn)量及牧草的總產(chǎn)量。

參考文獻(xiàn)

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基金項(xiàng)目：烏魯木齊市氣象局2023年局管科研項(xiàng)目（Wk202306）。

作者簡(jiǎn)介：李昱瑤（2000—），女，河南鄭州人，助理工程師，主要從事綜合氣象觀測(cè)工作。#通信作者：陳亮（1990—），男，新疆烏魯木齊人，工程師，主要從事綜合氣象觀測(cè)工作，E-mail：46060766@qq.com。