青海湖地区草地绿期预报模式初步研究

魏永林,宋理明

（青海省海北牧业气象试验站,青海 西海 810200）

各类生态景观均具一定的美学价值,是生态旅游资源的一部分,其经济价值的实现,须经人们合理规划利用后才能体现。草地生态景观是陆地上最大的自然生态景观之一,对其服务功能的研究集中在调节气候、涵养水源、防止侵蚀和保育土壤的生态过程与机理等方面[1-3],而对其生态系统效益的经济评估则兴起于20世纪80年代末,人们较多地用生态系统服务功能价值来度量[4-6]。草地生态旅游是草地生态系统服务功能价值的具体表现形式之一。

青海湖地区独特的地理位置和自然条件,孕育了类型多样的植被景观,蕴藏着丰富的自然旅游资源,青海湖北岸沿315线自然生态风情旅游带是海北州旅游资源的重要组成部分,它既是联结相关景点的纽带,也能作为单独的旅游项目[7]。天然草地的生态景观是青海湖地区最重要的旅游资源,然而草地生态景观旅游通常是以草地绿期为前提的,但目前景观生态研究多集中在景观格局、过程以及动态变化研究方面[8],在生态景观预报方面的研究报道较为少见。本研究利用多年的气象和牧草资料,拟初步探讨和界定青海湖地区的草地绿期并建立预报模型,旨在通过预报发布草地生态景观旅游服务信息,为当地旅游和草原管理部门合理规划利用草地生态旅游资源、安排客源、保护和改善生态以及实现草原经济的可持续发展提供参考依据。

1 资料来源及处理方法

牧草生长发育资料为海北牧业气象试验站1997-2007年的观测报表数据,本研究利用不同种牧草生长高度和黄枯期相关资料；气象资料为青海省气候中心整编的海晏气象站逐日观测数据,包括逐日平均气温、最高气温、最低气温、相对湿度 、降水量和地温（0、5 、10、15、20 cm）。资料处理中,依据牧草观测资料根据需要计算出绿期开始和绿期结束的日期,再利用DPS6.55版统计分析软件对气象和牧草资料进行分析,建立预报模型。

2 草地绿期预报模式的建立

所谓草地绿期是指每年春季天然牧草返青后生长到一定程度,在整体上形成一种绿色景观,直到秋季植株颜色转黄的持续时间。从旅游角度来说,绿期开始不仅仅是一种绿意,而是一种客观的绿色存在,在视觉上表现为一种葱郁,在嗅觉感应上具有一种淡雅的清香,在触觉上体现为一种柔软舒适,在功用上能够让游客随心所欲地坐卧,总之,草地景观旅游能够让人产生一种回归自然的享乐感受。

2.1 绿期开始预报

2.1.1草地绿期开始的界定 首先,按照牧业气象观测方法[9]所获取的牧草返青期不能作为绿期开始。其次,不同类型草地牧草种类有差异,生长状况有差别,在缺乏资料的情况下不宜主观臆断。再次,在青海湖地区特定区域内气候条件及其变化具有相对稳定的规律性,牧草生长发育在总体上随气象条件而表现出相应的时序性,即不同地区天然牧草进入某一发育期的时间是可以推定的,掌握了既定地点的牧草生长状况就能类推其他地域牧草的动态。

根据观测经验和实际体验,本研究将所观测牧草中的西北针茅Stipa krylovii、矮嵩草Kobresia humilis草K.cristata和冷地早熟禾Poa crymophila4种牧草的平均高度达到5 cm的日期作为绿期开始日期。选定这4种牧草的依据为：直立生长、连续观测、受短时不利气象条件影响较小。因牧草生长高度为旬末观测,在确定平均高度达到5 cm的日期时,假定其在旬间为匀速增长,采用内插法求取对应日期,具体结果见表1。

表1 牧草返青后每旬末测定的高度及绿期开始日期界定表

2.1.2建立预报模式 以表1中1997-2006年绿期开始时间距5月1日的天数作为预报对象,分析其与相应时段气象因子的相关性,建立如下预报方程：

（1）式中复相关系数R=0.943 0,F=16.06,方程通过F0.01（3,6）=9.78检验。y为绿期开始距离5月1日的天数,当预报值为1时,表示5月1日草地进入绿期,依此类推,小数算作1 d；x1为上年10月15 cm平均地温,呈正相关,即牧草黄枯和土壤封冻期间地温高则来年草地绿期推迟,该地温值每升高0.12℃,绿期推迟1 d开始；x2为3-4月平均最低气温,x3为3-4月降水量,x2、x3与y均呈负相关,即牧草返青前和返青期间的平均最低气温越高或降水量越多则绿期开始越早,平均最低气温每升高 4.37℃或降水量每增多4.44 mm,绿期提前1 d开始。

2.1.3效果检验 利用式（1）,代入逐年对应气象要素值,求出草地绿期开始预报模拟值（表1）。从模拟结果来看,对于草地绿期开始的模拟除1998年和2006年误差较大外,其余年份均与实际值接近,拟合效果较好。

利用式（1）,代入对应要素值,求出2007年、2008年草地绿期开始的预报值分别为35和32,实际值则为32和31,试报效果良好。

2.2 绿期结束预报

2.2.1草地绿期结束的界定 绿期结束意味着天气转凉,气温已降到一定程度,从另一个方面说明青海湖地区的自然生态风情旅游告一段落。按照牧业气象观测方法[6]所获取的牧草黄枯期可以作为绿期结束的参考坐标,但不应当是绿期结束的具体时间。从旅游角度而言,草地绿期结束时间要早于牧草的黄枯期,研究中将牧草的综合黄枯时间前推20 d作为绿期结束日期。牧草综合黄枯时间的计算方法为：将西北针茅、矮嵩草、艹洽草、冷地早熟禾、猪毛蒿Artemisia scoparia、斜茎黄芪Astragalus adsurgens6种牧草的黄枯日期平均,有小数时加1 d,然后减去20作为绿期的结束时间,计算结果见表2。

表2 牧草黄枯时间和草地绿期结束界定计算表

2.2.2建立预报模式 以表2中所确定的1997-2006年绿期结束日期距9月1日的天数作为预报对象,分析其与相应时段气象因子的相关性,建立如下预报方程：

式（2）中,复相关系数R=0.738 0,F=4.19,方程通过F0.10（2,7）=3.28检验。Y为绿期结束距离9月1日的天数,当预报值为1时,表示9月1日草地绿期结束,依此类推,小数算作1 d；X1为3月降水量,与Y呈负相关,表明牧草返青前的降水状况对绿期结束有影响,正如该时段降水有利于绿期开始提前一样,促进了牧草的发育进程,降水量每增加2.42 mm,绿期提前1 d结束；X2为5月平均最低气温,与Y呈负相关,即生长前期的温度状况对牧草的生长发育存在较大影响,平均最低气温每升高0.59℃,绿期提前1 d结束。

2.2.3效果检验

利用式（2）,代入逐年对应气象要素值,求出草地绿期结束的预报模拟值（表2）。从模拟结果来看,对于草地绿期结束的模拟除1999、2002和2005年误差较大外,其余年份均与实际值接近,拟合效果较好。

利用式（2）,代入对应要素值,求出 2007、2008年草地绿期结束的预报值分别为10、15 d,实际值则为9和15 d,试报效果良好。

相比较而言,草地绿期开始的预报模拟精度好于草地绿期结束的预报模拟。因为观测时牧草的黄枯期相对于返青来说判别误差较大,在牧草黄枯期接近多年平均值的状况下,人为主观测定可能会带来一定的影响,但通过该类方法可以基本准确地预测青海湖地区天然草地绿期开始和结束的时间。

3 结论

1）草地生态景观是青海湖地区旅游资源的重要组成部分,草地绿期的开始与结束依赖于天然牧草的生长发育状况,而其与气象条件的变化紧密关联。

2）海晏草地绿期开始与上年10月15 cm平均地温（x1）、3-4月平均最低气温（x2）和3-4月降水量（x3）相关性较好,据此建立预报模式为：y=-16.335+8.414x1-0.229x2-0.225x3；绿期结束与3月降水量和5月平均最低气温有较好的相关性,可建立预报模式为：Y=16.035-0.413X1-1.683X2。比较而言,绿期开始的预报精度高于绿期结束。

3）草地绿期预报模式的建立以海北牧业气象试验站的牧草观测资料为基础,根据海北州的气候特征,可参照预报结果推算其他地区草地绿期开始和结束时间。

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