固原地區林草氣候適宜性分析

馬國濤 ，余文梅 ，景 博 ，龔曉麗 ，陳 煒 ，何 云

（1.中國氣象局旱區特色農業氣象災害監測預警與風險管理重點實驗室，寧夏 銀川 750002；2.寧夏氣象防災減災重點實驗室，寧夏 銀川 750002；3.寧夏回族自治區固原市氣象局，寧夏 固原 756000）

林草產業是寧夏生態文明建設項目的主要組成部分，是恢復重點生態功能區和水源涵養區的依據，是固原實現鄉村振興、積極繁榮、環境優美、人民富裕的支撐條件，是貫徹落實創新驅動戰略、生態立區戰略的具體舉措，同時也是打造西部地區生態文明建設先行區的內在需求。氣候是一個地區大氣的多年平均狀態，不僅決定著一個地區生態系統的組成、結構、格局和功能，同時也是生態系統和生態環境的主要驅動力。植被變化主要受氣候和人類活動（生態建設）兩個因素影響，固原地處西北地區東部的半干旱、半濕潤過渡帶，是典型的大陸性氣候，也是氣候變化的異常敏感區域，在過渡帶上表現出獨特的生態脆弱性[1]，境內地形多變，六盤山脈呈南北走向、南高北低，降水是制約固原地區植被生長的主要氣候因子。

本文利用1989年到2018年固原市國家氣象觀測站及區域氣象觀測站資料，對全市近30年林木生長期降水量分布特征，林木生長氣候適宜性進行了分析，為生態經濟發展和區劃提供參考依據。

1 固原地區林木生長期降水量分布特征

1.1 空間分布

固原地區位于寧夏南部，冬季漫長寒冷、春季氣溫多變、夏季短暫涼爽，年平均氣溫為6.5 ℃，林木主要活動期在4—9月，這也是林木蒸散耗水量最多的時期。一般將日平均氣溫穩定≥10 ℃的初日和終日時間做為林木生長期。統計結果表明，固原市林木生長期降水量約占全年總降水量的79%。降水分布呈現東南多，西北少的特點。其中西吉縣大部降水少于400 mm，隆德縣東部、涇源縣及彭陽縣南部的紅河鄉和東部的孟塬鄉部分地區降水量超過500 mm（圖1）。

圖1 固原市林木生長期降水量分布

1.2年際分布

近30年林木生長期平均降水量區域平均值為396.4 mm（圖2），年際變化曲線波動較大，為265～645 mm，最低值出現在1997年，最高值出現在2013年。年際變化整體趨勢是增加的，其中2009 至2018年這10年增加幅度較大，平均每年增加3 mm 左右。2018年降水量是近10年降水量最多的一年。

圖2 固原市近30年植物生長期平均降水量年際變化曲線

2 林木氣候適應性分析

2.1 林木耗水量分布特征

固原地區林木生長期主要在4—9月，也是蒸散耗水量最多的時期。一年中日平均氣溫≥10℃的時間為林木活躍生長顯著耗水時期。張寶坤[2]經驗公式計算可能蒸發量來表征林木生長期的蒸散耗水量，其中為日平均氣溫穩定≥10 ℃的積溫。在相同條件下，不同樹種蒸騰耗水量區別很大，灌木耗水量約為喬木耗水量的1/3 至2/3 左右[3]。計算結果表明固原地區喬木蒸散耗水量為300～560 mm（圖3），其中西吉縣東北部和西部、原州區北部和彭陽東部喬木林蒸散耗水量較多，在450 mm 以上；涇源西南部和隆德東南部及原州區南部的沿六盤山地區由于氣溫較低，喬木林耗水量小于350 mm。

圖3 固原市喬木林蒸散耗水量分布（mm）

2.2 氣候植被類型分布

張寶坤提出用干燥度作為喬木樹種水分收支平衡的指標[4-6]和氣候植被類型的區劃，即：p=0.16∑t/r，其中r為日平均氣溫≥10 ℃時間內的降水量，∑t為日平均氣溫穩定≥10 ℃的積溫。通過計算得到固原地區的氣候植被類型分布（圖4）：其中，涇源縣中部干燥度≤1.0，為濕潤森林區，原州區南部及東北部、西吉北部的白崖及火石寨鄉、隆德中東部、彭陽大部地區干燥度介于1.0～1.5，屬于半濕潤森林草原區；其他地區干燥度在1.5 以上，屬于半干旱草原區。

圖4 固原市干燥度分布特征

2.3 林木適生程度分析

要提高一個地區的植被覆蓋度，需要把灌木和喬木進行合理搭配。根據喬木林最大植被度分布情況分析，原州區中南部和東北部，彭陽中部，西吉火石寨一帶、隆德東部喬木林最大植被度可達0.5 左右，六盤山沿山地區和涇源縣可達0.6 以上（圖5），全市大部灌木最大植被度均處于0.4 以上（圖6）。

圖5 固原市喬木林最大植被覆蓋度

圖6 固原市灌木最大植被覆蓋度

根據濕潤度來確定固原地區各類氣候植被區林木的適生程度，具體劃分為3個區（圖7）。Ⅰ區包括原州區中部、彭陽大部、西吉大部，該地區降水偏少，適宜營造需水少的草或草灌相結合，達到提高植被覆蓋率的目的。Ⅱ區包括原州區南部及東北部，彭陽南部、隆德大部、西吉火石寨一帶，帶地區受地形影響，降水量較Ⅰ區稍多，但地形多變，適宜發展喬灌草混合植被；Ⅲ區包括涇源縣，整個處于六盤山脈南麓，地形抬升明顯，降水量豐富，適合林木生長，應以喬木為主，喬灌結合，提高植被覆蓋率。固原地區各類氣候植類型及最大植被覆蓋度詳情見表1。

表1 固原市各類氣候植被類型及最大植被覆蓋度

圖7 固原市各地林木適宜性分區

3 結語

首先，固原地區林木生長期降水量約占全年總降水量的79%。降水分布呈現東南多，西北少的特點。林木生長期降水年際變化較大，干旱與濕潤年份交替出現，氣候變化對林木生長環境影響較大。固原地區喬木蒸散耗水量為300～560 mm，其中西吉縣東北部和西部、原州區北部和彭陽東部喬木林蒸散耗水量較多。除涇源縣中部干燥度≤1.0 外，其他大部地區干燥度為1.0～1.5。

其次，合理配置喬木，灌木和草的比例，能提高植被覆蓋度。根據固原地區氣候條件，科學合理配置農業、林業和牧業所占的比例。違害就利，合理開發利用水分資源，在考慮降水量的基礎上選擇適宜的造林地段和耐寒適生樹種，使用攔蓄坡地徑流、改善土壤結構、增加土壤蓄水保墑能力、地膜覆蓋、抑制蒸發等一系列有利于蓄墑增墑的栽培技術措施，加強管理，可以不斷提高全市植被（灌、喬木林和草）覆蓋度。

最后，根據固原地區所處的地理位置、氣候狀態、土壤結構、植被分布情況、地形地貌等主要生態環境條件，可從生境條件相宜的引種來源區內選擇引種樹種。充分考慮本地區域多樣的氣候條件、地理條件和優良的小氣候環境，進行多種異地試種，分析引種樹種正常生長的主要生態因子及限制影響因素和試驗樹種在不同栽培區域對氣候、土壤等條件的適應性，確定其適生范圍和試驗樹種適宜推廣的范圍，提出重點推廣區域。