榆林沙区灌丛植被与降水量、平均气温之间的相关分析
2015-07-07张继平
李 荣,张继平,杨 涛
(陕西省治沙研究所,陕西 榆林719000)
近年来,国内外关于植被与气候因子的相互关系开展了许多研究。但多为NDVI与气候因子之间的研究,气候因子主要包括温度和降水,温度的总量和变量以及降雨量是影响森林生态系统特点和分布的2个最为显著的气候因子[1],其结果反映了植被覆盖率的大小[2-4]。涉及植物高生长、生物量与气候因子的相互关系研究较少。本研究旨在通过实际样地调查手段获取高生长与生物量数据,通过与气候因子的相互关系分析,研究出其中的相关性。
研究区榆林沙区地处毛乌素沙地南部,地理座标为 N37°22′~39°25′,E107°15′~111°45′,海拔1 000~1 500 m,占地面积2.48万km2,本区属大陆性气候,其特点为气候干燥,光照充足,温差大,降水少,蒸发量大,区内的水分条件处于西部干旱、半干旱地带延续向东部半湿润地带的过渡,风蚀、水蚀并存;由于地形构造上的特殊条件,使榆林沙区同我国“三北”其它沙漠沙地相比较,具有较好的水文条件。但年际、年内水分再分配不均匀,呈东多西少趋势。东部年均降水量425~450 mm,西部年降水量325~425 mm,5-9月平均降水量占全年81.8%。地带性植被为干草原向荒漠草原、干草原向森林草原的逐步过渡,也是北方农牧交错的典型区域。由于沙地基质不稳定,地带性植被不能发育,形成了以沙蒿、沙柳、花棒、踏郎、柠条、沙地柏、紫穗槐为主的沙生植被生态系统[5]。
综合分析研究区风、降水和气温等气象要素特点,可以看出风速在春季较大,尤其是4月份为最高,平均风速达2.92 m·s-1,而且降水在此期间是低谷,此时气温回升迅速,蒸发强烈,地表状况恶劣,植被盖度小,地面裸露,微弱的降水对地表的生态效应不明显。5-9月是全年主要的降水期,也是植物活跃生长期,雨热同季,有利于林草生长,从而增加了植被盖度。因此,研究5-9月份温度、降水与植被的关系十分重要。
2 数据来源与研究方法
本文采用榆阳区红石峡飞播林地灌丛生物量数据,为全国沙化典型地区定位监测项目2002-2014年所测数据:三个样地,每样地三个样方,每样方面积2 m×2 m,九月中下旬测其地上植被鲜重,求出单位面积平均值作为全年生物量,灌丛植被主要有沙蒿、花棒、踏郎、柠条等。沙地柏天然林灌丛新梢生长量1983-1984年数据采用“沙地柏生物学和生态学特性的研究”项目所测数据。2005-2006年新梢年生长量数据采用“沙地柏天然林生物多样性保护、群落衰退机理及更新复壮技术研究”项目所测数据。沙地柏新梢生长量均为大保当沙地柏天然林中固定株所测数据的平均值。气象数据来源于榆阳区气象站。
利用SPSS13.0分析软件进行数据整理与分析。
3 统计分析
3.1 降水、温度与沙地柏生长量的变化趋势
3.1.1 当年5-9月降水量与沙地柏新梢生长量的关系 由表1-3及图1可知,沙地柏新梢生长量为(y1),与5-9月降水量(x1),存在线性相关关系,关系式为
表明沙地柏新梢生长量随着5-9月降水量增加而增加,随着5-9月降水量减少而减少。
表1 模型拟合表
表2 方差分析表
表3 5-9月降水与沙地柏年新梢生长量的回归系数
图1 5-9月降水量与沙地柏新梢生长量的关系
3.1.2 当年5-9月平均气温与沙地柏新梢生长量的关系 由表4-5可看出,当年5-9月平均气温(x2)与沙地柏新梢生长量(y2)不存在线性关系,这是因为各年5-9月平均温度相差不大,均能提供植物正常生长所需要的适宜温度。
3.2 降水、温度与灌丛生物量的变化趋势
3.2.1 当年5-9月降水量与灌丛生物量的关系
由表6-8及图2可以看出,沙地柏地上生物量(y3)与当年5-9月降水量(x3)呈线性相关,关系式为:
表明沙地柏灌丛地上生物量随当年5-9月降水量增加而增加,随5-9月降水量减小而减小。
表4 模型拟合
表5 方差分析
表6 模型拟合
表7 方差分析表
表8 5-9月降水与灌丛生物量的回归系数
3.2.2 当年5-9月平均气温与灌丛生物量的关系 由表8-9可看出,当年5-9月降水量与沙地柏地上生物量之间的相关系数为0.293,回归方程显著性检验结果表明:显著性水平Sig.=0.332>0.05,所建立的回归方程无效。说明当年5-9月平均气温与灌丛生物量不存在线性关系。
表9 模型拟合表
表10 方差分析表
4 结论
灌丛植被根系分布深度较浅,其生长受降水量的影响比较明显,呈正相关。温度总量足以满足沙地灌丛植被正常生长所需要的温度,微弱的变化不足以引起植被生长量与生物量的变化。
[1] 刘国华,傅伯杰.全球气候变化对森林生态系统的影响[J].自然资源学报,2001,16(1):71-78.
[2] 国志兴,王宗明,宋开山.1982-2003年东北林区森林植被NDVI与水热条件的相关分析[J].生态学杂志,2007,26(12):1930-1936.
[3] 李丽娜.基于陕西省温度和降水的空间变化及其与NDVI的相关性研究[D].西安:西北大学,2009.
[4] 吴丽丽,任志远,张翀.陕北地区植被指数对水热条件变化的响应 及 其 时 滞 分 析 [J].中 国 农 业 气 象,2014(1):103-108.
[5] 赵赖双,张继平,李荣.陕西榆林能源化工基地生态环境现状与生态修复对策[J],科技信息,2013,448(20):10-11.