氣候變化對(duì)克氏針茅、矮嵩草、豬毛蒿產(chǎn)量的影響

氣候變化對(duì)克氏針茅、矮嵩草、豬毛蒿產(chǎn)量的影響

根據(jù)ipcc第四次氣候變化調(diào)整度評(píng)估報(bào)告，過(guò)去140年，全球平均氣溫上升到0.4.80，達(dá)到1000年以來(lái)的最高水平。1土壤條件及土壤條件研究地點(diǎn)位于青海湖東北部的海晏縣,屬青海省海北牧業(yè)氣象試驗(yàn)站試驗(yàn)基地,海拔高度3140m,地理位置36°57′N(xiāo),100°51′E,年平均氣溫0.5℃,年平均降水量391.9mm,年日照時(shí)數(shù)2912.7h,平均無(wú)霜期48d,土壤類(lèi)型為砂壤土,土壤垂直剖面0～30cm為粉壤土、30cm～50cm為粘壤土。天然草地主要優(yōu)勢(shì)種牧草有克氏針茅(2海東南角縣氣象站資料優(yōu)勢(shì)種牧草資料用1997～2008年海北牧試站的觀測(cè)資料,氣象資料為1996～2008年海晏縣氣象站資料,包括逐日平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、相對(duì)濕度、降水量和地溫(0、5、10、15、20cm)。資料分析中,用Excel軟件和DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)分析、逐步回歸分析,模擬優(yōu)勢(shì)種牧草生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)氣候變化的響應(yīng)程度。33.1氣象條件對(duì)牧草返青、黃枯普遍期的影響表1列出了環(huán)湖地區(qū)草甸化草原主要優(yōu)勢(shì)種和亞優(yōu)勢(shì)種牧草克氏針茅、矮嵩草、豬毛蒿等的返青、開(kāi)花、黃枯3種發(fā)育期在不同年份的變化情況。從表1可看出,克氏針茅、豬毛蒿一般在4月上中旬返青,個(gè)別年份在4月下旬,矮嵩草一般在4月中下旬返青,4月上旬返青的年份較少。從表中還可看出,在不同氣象條件下,克氏針茅最早可在4月2日返青,最遲可在4月22日返青;矮嵩草最早在4月8日返青,最晚可在4月27日返青;而豬毛蒿最早返青日期為4月3日,最晚返青日期為4月22日。三種牧草的開(kāi)花時(shí)間相差較大,矮嵩草一般在5月上中旬達(dá)開(kāi)花普遍期,克氏針茅在7月下旬至8月上旬達(dá)開(kāi)花普遍期,豬毛蒿比針茅相對(duì)推后。克氏針茅的黃枯普遍期一般在9月下旬,特殊年份在9月上旬(1998年在牧草生長(zhǎng)的7～8月份受到干旱影響,克氏針茅于9月6日黃枯),矮嵩草一般在9月中下旬至10月上旬達(dá)黃枯普遍期,豬毛蒿的黃枯普遍期一般在10月上中旬。分析三種牧草返青、開(kāi)花、黃枯三個(gè)發(fā)育期的出現(xiàn)時(shí)間變化趨勢(shì)可知,返青普遍期克氏針茅10a提前4d左右(R資料分析可知,在供分析的三種牧草中,克氏針茅生育期間隔日數(shù)10a延長(zhǎng)16d(R3.2克氏針茅、矮積草和豬毛蒿生長(zhǎng)總體高度比較牧草高度和地上生物量在生育期內(nèi)的生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)呈“緩慢生長(zhǎng)～快速生長(zhǎng)～緩慢生長(zhǎng)”,其特點(diǎn)是開(kāi)始生長(zhǎng)較為緩慢,以后隨著時(shí)間的推移(或溫度的升高),在某一段時(shí)間內(nèi)增長(zhǎng)速度很快,當(dāng)達(dá)到某一階段后,生長(zhǎng)速度又趨于緩慢,直至最后停止生長(zhǎng)從圖1可看出,1997～2008年12年間,克氏針茅高度在21cm～32cm之間,最低高度出現(xiàn)在2001年,最高高度出現(xiàn)在2002年和1997年;矮嵩草高度在5cm～10cm之間,最低高度出現(xiàn)在2001年,最高高度出現(xiàn)在2005年和2006年;豬毛蒿高度在8cm～22cm之間,最低高度出現(xiàn)在2003年,最高度出現(xiàn)在1997年。從年高度變化趨勢(shì)看,克氏針茅、豬毛蒿高度呈減少趨勢(shì),每10a克氏針茅高度減少4cm(R3.3放牧產(chǎn)量的年度變化特征圖2可看出,1997～2008年12年間,克氏針茅年最低產(chǎn)量出現(xiàn)在2002年為374kg/hm44.1牧草返青與氣象要素的關(guān)系環(huán)湖地區(qū)草甸化草原牧草平均返青期為4月15日,但不同牧草的返青對(duì)氣象條件及環(huán)境因子的要求不同。資料分析發(fā)現(xiàn),影響天然牧草返青期的主要因子是當(dāng)年1～3月降水量、氣溫和上年秋、冬季降水量、平均氣溫。若上年秋、冬季降水量多,則土壤底墑?shì)^好,為春季牧草的返青提供充足的水分。若當(dāng)年1～3月氣溫高,則相應(yīng)地當(dāng)年土壤解凍日期就會(huì)提前,地溫上升較快,有利于牧草的萌動(dòng)和返青。分析歷史資料分別建立克氏針茅、矮嵩草、豬毛蒿等三種牧草返青與氣象要素的關(guān)系式,結(jié)果如下:克氏針茅:Y=80.1344-7.1738X(1)上式中,X矮嵩草:Y=2.5190-2.2863X(2)式中,X豬毛蒿:Y=84.0100+4.9378X(3)式中,X回歸分析表明,上年秋季9～10月平均最低氣溫、上年11月至當(dāng)年2月降水量和當(dāng)年3月降水量均對(duì)于克氏針茅、矮嵩草和豬毛蒿的返青有影響。上年秋季9～10月平均最低氣溫和當(dāng)年3月降水量對(duì)克氏針茅和豬毛蒿返青的貢獻(xiàn)率為正,對(duì)矮嵩草返青的貢獻(xiàn)率為負(fù),上年11月至當(dāng)年2月降水量對(duì)三種牧草返青的貢獻(xiàn)率均為負(fù)。4.2氣象條件對(duì)毛蒿抗花性能的影響天然牧草進(jìn)入開(kāi)花期,標(biāo)志著牧草由營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段轉(zhuǎn)入生殖生長(zhǎng)階段。牧草開(kāi)花時(shí)間與前期氣候條件關(guān)系較為密切,采用與返青期相同的方法對(duì)針茅、矮嵩草、豬毛蒿的開(kāi)花與氣象條件的關(guān)系進(jìn)行模擬,得出如下關(guān)系式:克氏針茅:Y=123.8073-4.9805X(4)式中,X矮嵩草:Y=85.3110+4.2828X(5)式中,X豬毛蒿:Y=49.0334-0.1924X(6)式中,X回歸分析表明,上年度的氣溫和降水對(duì)克氏針茅的開(kāi)花有一定影響,對(duì)于矮嵩草來(lái)說(shuō)其開(kāi)花期主要取決于當(dāng)年3月至4月氣溫和降水條件;豬毛蒿的開(kāi)花主要由牧草生長(zhǎng)當(dāng)年6月份的降水、最高氣溫和表層地溫決定。4.3牧草蒸騰作用的穩(wěn)定性影響牧草進(jìn)入黃枯期進(jìn)入9月份,天然牧草完成開(kāi)花結(jié)實(shí)進(jìn)入生長(zhǎng)末期逐漸黃枯。分析歷年資料發(fā)現(xiàn),牧草黃枯期早晚主要受牧草生長(zhǎng)中后期溫度和降水特別是地溫和最高(低)溫度的影響較大。這是因?yàn)?植物從地下吸收水分的主要?jiǎng)恿κ钦趄v拉力,在牧草生長(zhǎng)后期,葉片老化,葉色變黃,有效葉面積減小,植株蒸騰作用的能力逐漸減弱,由蒸騰作用所產(chǎn)生的蒸騰拉力也逐漸變得微弱,導(dǎo)致牧草地上部分不能借蒸騰拉力從土壤中吸收水分,從而造成牧草地上部分不斷散失水分而失去光合能力,進(jìn)入黃枯期。氣溫越高,植株散失水分越快,則牧草進(jìn)入黃枯期就越早。在天然牧草生長(zhǎng)后期,由于牧草從地下吸收的水分很少,因此降水量的大小對(duì)牧草黃枯影響不大?？耸厢樏?Y=84.3136-0.5011X(7)式中,X矮嵩草:Y=142.4317-4.7560X(8)式中,X豬毛蒿:Y=8.8488-0.6261X(9)式中,X回歸分析表明,8月下旬平均最高氣溫和9月上旬平均最低氣溫對(duì)克氏針茅黃枯期的貢獻(xiàn)率最大,8月下旬平均最高氣溫升高1℃或9月上旬平均最低氣溫升高1℃,克氏針茅的黃枯期提前1～2d;8月中旬的平均氣溫對(duì)矮嵩草的黃枯期貢獻(xiàn)較大,而8月中旬的平均最高氣溫對(duì)豬毛蒿黃枯期的貢獻(xiàn)較大。4.4影響豬毛蒿生長(zhǎng)高度變化的氣象因子牧草生長(zhǎng)高度是牧草長(zhǎng)勢(shì)好壞和產(chǎn)草量高低的主要標(biāo)志之一,通過(guò)相關(guān)分析以及回歸分析發(fā)現(xiàn)克氏針茅的生長(zhǎng)高度取決于當(dāng)年6月的平均最低氣溫和降水量以及7月上旬的日照時(shí)數(shù);矮嵩草生長(zhǎng)高度的變化主要取決于當(dāng)年3～5月的最低平均氣溫,6月平均最低氣溫和6月上旬的日照時(shí)數(shù),影響豬毛蒿生長(zhǎng)高度變化的氣象因子主要為當(dāng)年3～5月最低平均氣溫和6月下旬和7月上旬的日照時(shí)數(shù)。氣候因子對(duì)三種牧草生長(zhǎng)高度變化影響的回歸模式如下克氏針茅:Y=11.7322+2.8081X(10)式中,X矮嵩草:Y=23.2001+0.2235X(11)式中,X豬毛蒿:Y=13.7732-2.5937X(12)式中,X4.5氣候變化對(duì)牧草產(chǎn)量的影響牧草產(chǎn)量的高低是多種因素共同影響的結(jié)果,由于青海湖地區(qū)草甸化草原土壤理化性質(zhì)在一定時(shí)期內(nèi)保持不變,因此各年牧草產(chǎn)量的高低與當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件(如氣溫、降水、日照時(shí)間等)有著極為明顯的協(xié)同關(guān)系,回歸分析表明牧草生長(zhǎng)季7月平均最高氣溫和10cm平均地溫對(duì)克氏針茅產(chǎn)量的影響較大,3～5月降水量和7月15cm地溫對(duì)矮嵩草產(chǎn)量的影響較大,豬毛蒿的產(chǎn)量主要受6月平均最高氣溫和降水量以及3～5月最低平均氣溫的影響?？耸厢樏?Y=163.2888-0.4495X(13)式中,X矮嵩草:Y=93.5996+8.6500X(14)式中,X豬毛蒿:Y=412.1840-16.0194X(15)式中,X5氣候變化對(duì)克氏針茅、矮有效牧草返青、氣溫的影響(1)在氣候變暖背景下,克氏針茅、矮嵩草、豬毛蒿等牧草返青時(shí)間有提前趨勢(shì);矮嵩草的黃枯期提前,生育期天數(shù)縮短,其它牧草生育期天數(shù)有延長(zhǎng)趨勢(shì);8月份的氣象條件對(duì)各類(lèi)牧草的黃枯均有影響。(2)從高度變化趨勢(shì)看,克氏針茅、豬毛蒿高度呈遞減趨勢(shì),每10a克氏針茅高度減少4cm(R(3)上年秋季9～10月平均最低氣溫、11月至當(dāng)年2月降水量和當(dāng)年3月降水量均對(duì)于克氏針茅、矮嵩草和豬毛蒿的返青有影響。上年秋季9～10月平均最低氣溫和當(dāng)年3月降水量對(duì)克氏針茅和豬毛蒿返青的貢獻(xiàn)率為正,對(duì)矮嵩草返青的貢獻(xiàn)率為負(fù),11月至當(dāng)年2月降水量對(duì)三種牧草返青的貢獻(xiàn)率均為負(fù);矮嵩草的開(kāi)花期主要取決于當(dāng)年3月至4月氣溫和降水條件;豬毛蒿的開(kāi)花主要由牧草生長(zhǎng)當(dāng)年6月份的降水、最高氣溫和表層地溫決定。(4)克氏針茅的生長(zhǎng)高度取決于當(dāng)年6月的平均最低氣溫和降水量以及7月上旬的日照時(shí)數(shù);矮嵩草生