气象因子对乌鲁木齐南山中山带天然牧草生长发育的影响

2024-01-01李昱瑶谢梦瑗陈亮

农业灾害研究 2024年5期

摘要：随着人类社会的不断发展和城市化的进程加快，越来越多的人口涌向城市。然而，由于城市化带来的土地利用变化、气候变化等，导致天然草场的退化。以新疆乌鲁木齐市南山中山带为研究对象，通过观测和分析资料，探讨了≥10 ℃积温和降水量对南山中山带牧草生长发育的影响规律。结果表明：（1）积温的变化与南山中山带牧草的生长发育密切相关；（2）降水量的变化也与南山中山带牧草的生长发育密切相关；（3）积温和降水量对南山中山带牧草产量影响最大的关键时段为6—7月，通过模型可对牧草产量进行预测。

关键词：积温；降水量；牧草；生长发育

中图分类号：S162.54 文献标志码：B 文章编号：2095–3305（2024）05–0-03

近年来，在全球性气候异常变化的背景下，大部分的天然牧草出现不同程度的退化现象。不同学者采集天然牧草生长发育的相关数据和气温、积温、降水量、日照时数等气象数据，研究气象条件对该地区天然牧草的生长发育的影响。

范佩珍[1]指出气温和降雨量是影响海西州牧草产量的主要气象因子，其中以降水量的敏感度最高，气温可以满足牧草的生长发育需求。尚艳芳[2]通过对察右中旗高山草甸草原上牧草生长情况受气象因素的影响分析，认为该区域内的降水能满足牧草需求，但气温低、风速大等对典型牧草的生长高度有很大的制约。苏芬等[3]研究了三江源地区兴海县草原西北针茅返青期特征和影响因子，得出该牧草的返青期出现了略微的延迟趋势，其中受到3月中旬至4月上旬的平均气温影响较大，两者呈明显的负相关，1—4月的降水量和日照时数与其相关性则不显著。孙琪等[4-5]指出气象灾害是致使牧草产量下降的因素之一，气象条件是牧草生长发育的必要条件。张智慧等[6]综合分析了光热水等气象因素对牧草生长的影响。旭花等[7]运用数理统计法分析了腾格里沙漠具有代表性的4类天然牧草生长发育特性与气温、降水量、日照时数3种气象因子的关系。蓟尚玛等[8-9]研究表明，不同种类牧草在不同生育期所需的积温存在差异。在各种气象要素与牧草产量的相关系数中，降水量、气温、日照时数与牧草生长发育相关性最强[10]。

牧草是牲畜的重要饲料之一，其生长发育受到气象因子的影响。乌鲁木齐南山中山带地区是典型的半干旱地区，牧草生长发育主要受降水量和积温变化的影响。通过研究降水量与积温的变化对南山中山带牧草生长发育的影响，得出定量指标来评估气象因子对牧草发育影响最大的关键时段，利用降水与积温变化对牧草发育影响的关键期预测乌鲁木齐县牧草生长发育，从而提高牧草产量，推进畜牧业发展，建立气象为牧业生产服务的长效机制，提高牧业气象变化应对能力，促进牧业气象服务高质量发展。

1 资料与方法

为保证研究结论的准确性，降低人为因素的影响，选取乌鲁木齐南山中山带牧草保护区中的4种最具代表性天然牧草作为研究对象，分别是以老芒麦为代表的禾本科、以黄芪为代表的豆科、以千叶蓍为代表的菊科和以老鹳草为代表的杂草类牧草。

所用气象资料为乌鲁木齐市牧业气象试验站2004—2022年4—9月逐日平均气温和逐旬总降水量、逐月老芒麦、黄芪、千叶蓍、老鹳草和混合草的产量和生长高度的数据，所有资料均通过新疆气象局信息中心严格质量控制，且可靠真实。利用相关系统和线性拟合的分析方法，定量分析降水量与≥10 ℃有效积温（以下简称积温）对牧草生长发育的影响。

2 结果与分析

2.1 积温对牧草生长高度的影响

积温是指一定时间内温度超过一定限度的时间总和，也是植物生长发育的重要指标之一。积温对牧草的生长发育的影响较大，适宜的积温条件可以促进牧草的萌芽、生长和繁殖，提高牧草产量和质量。积温过低则会延缓牧草的生长，影响其正常的生长发育，从而限制牧草的生产力。

积温是影响牧草生长的重要因素之一。春季积温逐渐升高，有利于牧草的返青生长；夏季积温较高，有利于牧草的快速生长；秋季积温逐渐降低，有利于牧草的光合作用和养分积累。由图1可知，在适宜的积温范围内，随着积温的升高，牧草生长速度加快，但在6月下旬至7月中旬，积温超过一定范围后，生长速度反而会降低。此外，不同品种的牧草对积温的适应性也不同，从表1可看出：禾本科的老麦芒与菊科的千叶蓍牧草生长速率与积温呈现正相关关系，相关系数分别为0.390 4、0.316 5，豆科的黄芪牧草生长速率与积温也呈正相关，但相关性不显著，相关系数为0.016 2，老鹳草杂草的生长速率与积温呈现负相关，相关系数为-0.077 1，而且相关性也不显著。

2.2 降水量对牧草生长高度的影响

降水是植物生长发育的重要水分来源，对草原植被生长具有至关重要的作用。适宜的降水量能够保障植物正常生长，促进植物的光合作用和养分吸收，进而提高牧草产量和品质。然而，降水过少或过多都会对牧草的生长产生负面影响，并降低牧草产量和品质。

在乌鲁木齐南山中山带地区，春季是少雨季节，但随着夏季到来，降水量逐渐增加，为牧草生长提供了必要的水分。由图2可知，随着降水量的增加，牧草生长速度加快；降水量较大的时段主要集中在6—7月，此时牧草生长速率随着降水量增加而加快；8月后降水量逐渐减少，牧草生长速率也随之减少，甚至出现负增长。从表1可知，老麦芒、黄芪、千叶蓍和老鹳草各类牧草生长速率与降水量均呈现正相关关系，相关系数分别为0.544 2、0.448 1、0.886 4和0.561 6，而且菊科千叶蓍牧草与降水量达到极显著水平。

2.3 乌鲁木齐南山中山带积温和降水量与牧草产量的关系

对乌鲁木齐南山中山带2004—2022年的积温和降水量分别与牧草产量（鲜草重、干草重）进行相关性分析。由表2可知，牧草产量与气象因子基本达到显著相关。老麦芒、黄芪、千叶蓍、老鹳草及混合草的鲜草和干草产量与≥10 ℃积温均呈正相关关系，除禾本科老芒麦外，其他牧草的鲜草重、干草重与降水量均呈正相关关系，其中，禾本科老芒麦产量与积温相关性较差，与历年月总降水量呈负相关关系。

利用4种牧草和混合草的产量与积温、降水量进行多元线性回归，建立多元线性回归模型，应用该模型可对乌鲁木齐南山中山带的牧草产量进行预测（表3）。老芒麦、黄芪、千叶蓍、老鹳草和混合草的鲜重分别用Y1、Y2、Y3、Y4、Y5表示，干重分别用Y6、Y7、Y8、Y9、Y10表示；K为≥10 ℃的有效积温，R表示4—9月历年月总降水量。

由表3可知，牧草产量和气象因子呈现良好的线性关系，4种牧草和混合草与气象因子的回归模型检验结果均达到显著水平，除禾本科老芒麦的鲜草重外，其他牧草产量均与气象因子的回归模型检验结果达到极显著水平。由此说明利用积温、降水量对牧草产量进行估算较为准确。

3 讨论与小结

对乌鲁木齐南山中山带2004—2022年牧草生长发育研究表明，牧草产量和气象因子呈现良好的线性关系。积温和降水量对牧草生长发育具有显著的影响。

（1）在乌鲁木齐南山中山带，春季积温逐渐升高有利于牧草返青生长，夏季高温和适量降水有利于牧草快速生长；秋季的适宜积温和降水则有利于牧草光合作用和养分积累。禾本科、菊科牧草的生长速率与积温呈现正相关关系。

（2）各类牧草的生长速率与降水量均呈现正相关关系，且菊科牧草的生长速率与降水量达到极显著水平。

（3）降水量对牧草生长发育的影响大于积温，且菊科与杂草类牧草对积温和降水量的适应性比禾本科和豆科强。

（4）乌鲁木齐南山中山带牧草的生长发育受到降水量和积温的共同影响，积温和降水量对南山中山带牧草产量影响最大的关键时段为6—7月，同时，可以通过多元线性回归模型预测各类牧草的产量及牧草的总产量。

参考文献

[1] 范佩珍.海西州牧草产量与主要气象因子的灰色关联分析[J].青海草业，2023，32（3）：63-66.

[2] 尚艳芳.气象因子对察右中旗高山草甸草原牧草生长发育的影响[J].内蒙古气象，2023（2）：26-31.

[3] 苏芬，胡德奎.三江源区高寒草原天然牧草返青期变化特征及其与气象因子的关系[J].贵州农业科学，2022，50（5）：86 -91.

[4] 孙琪.探讨牧草生长发育与气象要素的关系[J].农业灾害研究，2021，11（8）：98-99.