朱日和镇典型草原植被特征对气温与降水量变化的响应

候伟峰，乌 恩，敖特根，福 英，金 净,钱洁鑫，吴 澜

(内蒙古农业大学生态环境学院，内蒙古呼和浩特 010019)



朱日和镇典型草原植被特征对气温与降水量变化的响应

候伟峰，乌 恩*，敖特根，福 英，金 净,钱洁鑫，吴 澜

(内蒙古农业大学生态环境学院，内蒙古呼和浩特 010019)

于2014年在苏尼特右旗朱日和镇典型草原上进行实地调查和收集20世纪60年代、20世纪80年代和21世纪初三个年代的气温变化、降水量变化和植被特征变化数据，分析各年代气温、降水量和植被特征的变化规律和植被特征变化对气温与降水量变化的响应。结果显示，从20世纪60年代以来气温逐渐上升，20世纪60年代、80年代、21世纪初和2014年的年均气温分别为4.52℃、4.75℃、5.94℃和6.14℃，54年间上升1.62℃，平均每年上升0.03℃。随着气温的增加植被特征逐渐下降，各年代植被高度、盖度、产草量和植物种类与气温之间存在明显的负相关关系，达到显著水平(P<0.05)；平均降水量逐年下降，20世纪60年代、80年代、21世纪初和2014年的年均降水量分别为177.08mm、176.93mm、169.27mm和167.8mm，其下降率分别为0.85%、4.4%和5.2%。54年间下降9.28mm，平均每年下降0.17mm。随着降水量的下降植被特征也下降，各年代植被高度、盖度、产草量和植物种类与降水量之间存在明显的正相关关系，但差异不显著(P>0.05)。

气温；降水量；植被特征；影响

全球气候变化已经严重的影响了人类的正常生活。联合国政府间气候变化委员会(IPCC)第1工作组第4次评估报告指出，过去100年，全球平均气温升高了0.74℃。中国大部分地区呈增温趋势，近50年变暖尤其明显，以北方增温最为明显〔1-3〕。21世纪气候变化趋势预测，21世纪中国气候将继续明显变暖，降水量则有部分地区呈增加趋势〔4-5〕。牛建明等〔6-12〕的研究表明，气候变化使草原面积显著减少，草原生产力明显下降，荒漠草原的减产最为突出。本研究利用一个地区50多年来气温、降水量和植被特征变化调查资料和实地调查资料相结合，分析气候变化对植被特征的影响，有助于了解气候变化对植被特征产生的影响，为该地区的充分调节气候与利用气候资源和提高草原植物产量提供科学依据。因此研究气候变化对植被特征的影响对保护生态环境和畜牧业生产上具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

朱日和镇位于锡林郭勒盟苏尼特右旗南部，东邻镶黄旗、商都县，南邻乌兰察布市察右后旗，西邻乌兰察布市四子王旗。全镇总面积为2735平方公里。东径111°03′-114°16′、北纬41°55′-43°47′之间。海拔897-1672m之间，年均降水量为206mm，年均气温5℃，无霜期为125天左右，历年平均日照时数为3180小时，≧10℃积温2713.1℃，土壤为栗钙土。主要植物有克氏针茅(StipakryloviiRoshev)、糙隐子草(Cleistogenessquarrosa(Trin.) Keng)、小叶锦鸡儿(CaraganamicrophyllaLam.)、短花针茅(StipabreviforaGriseb.)、冷蒿(ArtemisiafrigidaWilld. Sp. Pl.)、无芒隐子草(Cleistogenessongorika(Roshev.)Ohwi)、碱韭(AlliumpolyrhizumTurcz. ex Regel)、冰草(Agropyroncristatum(L.) Gaertn.)、猪毛蒿(ArtemisiascopariaWaldst. et Kit.)、栉叶蒿(Neopallasiapectinata(Pall.) Poljak.)等。

1.2 资料来源

1953-2013年朱日和气象站历年气象资料；上世纪60年代中国科学院内蒙宁夏综合考察队在朱日和镇调查的天然草场和植被样地资料；上世纪80年代草原普查。2003年草地遥感调查资料以及1998年以来的苏尼特右旗主要草地类型检测样地资料。2014年在朱日和镇266935hm2的草原上实地调查资料。

1.3 统计分析方法

用Excel 2003进行数据整理和植被特征变化对气温与降水量变化的响应进行相关性分析，并制图，使用SPSS软件对气温与降水量变化和植被特征变化之间的相关性进行t测验。

2 结果与分析

2.1 气温与降水量的变化

2.1.1 各年代气温变化

朱日和镇20世纪60年代、80年代、21世纪初和2014年的平均气温上升幅度比较大，详见图1。

图1 朱日和镇20世纪60年代、80年代、21世纪初和2014年气温变化

从图1可以看出，各年代平均气温呈上升趋势。20世纪60年代的年均气温为4.52℃，80年代的年均气温为4.75℃，21世纪初的年均气温为5.94℃，2014年均气温为6.14℃，54年间气温升高，1.62℃。每年升高的温度为0.03℃。

2.1.2 各年代降水量变化

朱日和镇20世纪60年代、80年代、21世纪初和2014年的年均降水量下降幅度比较大，详见图2。

图2 朱日和镇20世纪60年代、80年代、21世纪初和2014年降水量变化

从图2可以看出，各年代平均降水量呈下降趋势，20世纪60年代、80年代、21世纪初和2014年的年均降水量分别为177.08mm、176.93mm、169.27mm和167.8mm，其下降率分别为0.85%、4.4%和5.2%。

2.2 植被高度、盖度、产草量和种类变迁

2.2.1 植被高度变迁

朱日和镇20世纪60年代、80年代、21世纪初和2014年的植被高度变化较大，详见图3。

图3 朱日和镇20世纪60年代、80年代、21世纪初和2014年植被高度变化

从图3中可以看出，从20世纪60年代到21世纪初，草原植被高度逐渐降低。20世纪60年代、80年代、21世纪初和2014年的平均植被高度分别为28.3cm、24.6cm、20.3cm和17.8cm其下降率分别为13.07%、28.57%和37.10%。

2.2.2 植被盖度变迁

朱日和镇20世纪60年代、80年代、21世纪初和2014年的植被盖度变化较明显，详见图4。

图4 朱日和镇20世纪60年代、80年代、21世纪初和2014年植被盖度变化

从图4中可以看出，从20世纪60年代到21世纪初，草原植被盖度逐渐降低。20世纪60年代、80年代、21世纪初和2014年的植被盖度分别为33.7%、27.6%、20.3%和18%，其下降率分别为18.10%、39.76%和46.59%。

2.2.3 产草量的变迁

朱日和镇20世纪60年代、80年代、21世纪初和2014年的产草量变化较大，详见图5。

图5 朱日和镇20世纪60年代、80年代、21世纪初和2014年产草量变化

从图5中可以看出，从20世纪60年代以来年均产草量逐渐降低，20世纪60年代、80年代、21世纪初和2014年产草量分别为675kg/hm2、579.9kg/hm2、498kg/hm2和387kg/hm2，其下降率分别为14.09%、26.22%和42.67%。

2.2.4 植被种类的变迁

朱日和镇20世纪60年代、80年代、21世纪初和2014年的植物种类变化情况，详见图6。

图6 朱日和镇20世纪60年代、80年代、21世纪初和2014年产草量变化

从图6中可以看出，从20世纪60年代以来年均产草量逐渐降低，20世纪60年代、80年代、21世纪初和2014年的平均种类/m2分别为19.9种/m2、17.7种/m2、15.1种/m2，和13.5种/m2，其下降率分别为11.1%、24.1%和32.2%。

2.3 气温与降水量变化对植被特征的影响

气温与降水量变化对草原植被特征的影响较大，具体相关性分析详见表1。

表1 气温与降水量变化对植被特征的影响

注：*表示有显著差异。

Note: * Representation significant differences.

从表1中可以看出，植被高度、盖度、产草量和种类与气温之间存在显著的负相关关系(P<0.05)。其回归方程分别为y=-5.4801x+52(R2=0.9374)、y=-8.4579x+70.644(R2=0.9416)、y=-139.52x+1279.6(R2=0.8761)和y=-3.3336x+34.343(R2=0.9375)；植被高度、盖度、种类和产草量与降水量之间存在明显的正相关关系，但未达到显著水平(P>0.05)，其回归方程分别为y=0.8896x-130.95(R2=0.8905)、y=1.3669x-211.25(R2=0.8865)、y=22.727x-3391.5(R2=0.8380)和y=0.5417x-77.046(R2=0.8925)。

3 结论与讨论

3.1 全球气温上升已是所有研究者的共识，自上世纪60年代以来，朱日和地区气温随着年代的推移逐渐上升，20世纪60年代的年均气温为4.52℃，80年代的年均气温为4.75℃，21世纪初的年均气温为5.94℃，2014年年均气温为6.14℃。54年以来朱日和地区气温升高1.62℃，平均每年升高0.03℃，这个结果与全球气温变化规律相同。

2012年我国气候异常，局部暴雨强度大，山洪泥石流灾害频发。从2012年山洪灾害防御工作实际来看，项目建设的山洪灾害监测预警系统和群测群防体系发挥了很好的防灾减灾效益。入汛以来全国645个县共发布了1.9万次山洪灾害预警，利用山洪灾害监测预警平台向约130万防汛责任人员发送预警短信620多万条，启动预警广播4.76万次，转移危险区群众超过265万人次，大大减免了人员伤亡。2012年全国因山洪灾害死亡失踪625人，约占全部洪涝灾害死亡人数的76%，大大低于2000年以来均值。

3.2 随着气温的增加，植被高度、盖度、产草量逐渐下降，植物种类减少，植被高度、盖度和产草量与年均气温之间均存在显著的负相关关系(P<0.05)。气温上升应该有利于植物的生长发育，提高草地生产力，但是研究结果正好相反。这个结果很有可能与自然因素和人为因素相互作用有关。气候变化对植被特征的影响是非常复杂的。一方面，除了水热条件的变化以外，二氧化碳的增加也将对草原植被特征(高度、盖度、产草量和植物种类)产生重要影响。有关研究显示，气候变化与二氧化碳的综合作用，可使草地生产力明显减少〔14〕。另一方面，人类的生产活动，如过度放牧、开垦草原和樵采乱伐等，不断地影响着草地的覆盖度和健康状况、植物的生长和土壤养分流动，进而时刻影响着草原生态系统的结构和功能。这些自然因素和人为因素变化均对草原植被特征和草原生态环境带来重要的影响。

3.3 朱日和地区降水量随着年代的推移呈下降趋势，但变化幅度不大，这个结果与韩芳〔2，13〕等的研究结果相似，20世纪60年代、80年代、21世纪初和2014年的年均降水量分别为177.08mm、176.93mm、169.27mm和167.8mm，其下降率分别为0.85%、4.4%和5.2%，54年以来朱日和地区降水量下降9.28mm，平均每年下降0.17mm。

3.4 随着降水量的降低植被高度、盖度、产草量逐渐下降，植物种类减少，植被高度、盖度、产草量和植物种类与年均降水量之间均存在明显的正相关关系，但未达到显著水平(P>0.05)。这个结果很可能是所用分析数据少或误差造成的，需要进一步探讨。

〔1〕Houghton J T. The science of climate change〔R〕: Climate Change, IPCC. Cambridge: Cambridge University Press, 1995: 142.

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〔3〕Working group II contribution to the intergovernmental panel on climate change fourth assessment report Climate change 2007:Impacts, adaptation and vulnerability. 〔2007-04-23〕. http://www.ipcc ch/SPM13apt07.pdf.

〔4〕秦大河,丁一汇,苏纪兰,等.中国气候与环境演变评估(I):中国气候与环境变化及未来趋势〔J〕.气候变化研究进展,2005,01:4-9.

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Vegetation characteristics of typical steppe response to temperature and precipitation change in the Zhureh town

HOU Wei feng, WU En, Aotegen, Temurbuhe, Na Ya, FU Ying, JIN Jing

(College of Ecology and Environmental Science, Inner Mongolia Agricultural University,Huhhot 010019, China )

In 2014 in Typical Steppe in the Sonid Right Banner, Zhureh town of field investigation and collected in the 20th century 60's, in the eighties of the 20th century and the 21st century grade in temperature changes, changes of precipitation and vegetation characteristics change data, in response to the change of temperature and precipitation changes in temperature, precipitation and vegetation characteristics of rules and characteristics of vegetation analysis. The results show that the temperature gradually increased since 1960s, and the annual average temperature in 1960s, 80, 2014 and twenty-first Century were 4.52, 5.94, 6.14, 54, 0.03, 1.62, respectively. With the increase of temperature, vegetation characteristics gradually declined, and there was a negative correlation between vegetation height, coverage, biomass and plant species and temperature. The average annual rainfall of 1960s, P<0.05, 169.27mm, 167.8mm and 177.08mm were, 176.93mm, and, respectively, and the decrease rate was 0.85%, 4.4% and 5.2% respectively. 54 years of decline in 9.28mm, an average decline of 0.17mm. With the decrease of rainfall, vegetation characteristics also decreased. There was a significant positive correlation between vegetation height, coverage, biomass and plant species and precipitation, but the difference was not significant (P>0.05).

Temperature；Precipitation；Vegetation characteristics；Effect

S812;S812.1

A

2095—5952(2016)02—0018—05

2016-05-30

内蒙古民族文化建设研究工程(MZWHD2014-022)

候伟峰(1992-)，男，蒙古族，内蒙古兴安盟人，在读研究生，主要从事草地营养和草地资源方面的研究，E-mail：houweifeng2014@126.com。

乌 恩E-mail：wuen2004@163.com