地方草原干旱特點探討范文

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作者：王彥平金磊宋衛士李曉波單位：呼倫貝爾市氣象局鄂溫克旗牧業氣象試驗站

土壤干旱標準測定

利用2005年和2010年測定的田間持水量，每隔10cm為一個層次，分別計算0~100cm各層次占田間持水量40%、45%、55%、65%時對應的土壤水分總貯存量，作為該層的土壤含水量(表1)。由表1得出，0~100cm土壤含水量≤57mm，即各層次平均達到特旱標準；0~100cm土壤含水量57~58mm，各層次平均達到重旱標準；0~100cm土壤含水量58~71mm，各層次平均達到中旱標準；0~100cm土壤含水量71~84mm，各層次平均達到輕旱標準；0~100cm土壤含水量≥84mm，各層次土壤無干旱發生。為了全面反映土壤上層、中層、下層旱澇情況，根據表1統計了0~20cm土層、0~50cm土層、0~100cm土層水分達到田間持水量40%、45%、55%、65%的土壤含水量標準（表2）。

土壤概率分析

通過對2001年4月28日至2010年10月28日共65次天然牧草監測場土壤濕度測定資料，分層次按表2土壤含水量標準進行旱澇等級劃分，結果見表3。從表3看出，2000－2010年4－10月，天然牧草監測場0~20cm土層出現特旱27次，占42%，出現重旱2次，占3%，出現中旱5次，占8%，出現輕旱3次，占5%，出現干旱總頻次37次，占58%，無旱情28次，占42%；0~50cm土層出現特旱23次，占35%，出現重旱3次，占5%，出現中旱6次，占9%，出現輕旱7次，占11%，出現干旱總頻次39次，占60%，無旱情25次，占40%；0~100cm土層出現特旱15次，占23%，出現重旱2次，占3%，出現中旱11次，占17%，出現輕旱9次，占14%，出現干旱總頻次37次，占57%，無旱情28次，占43%。通過上述分析初步得出：呼倫貝爾西部草原土壤上層特旱發生頻次較高，土壤中、下層中旱和輕旱發生頻次較高，重旱在各層土壤發生頻次均較低。各層次干旱發生頻率均在55%以上，說明干旱是呼倫貝爾西部草原主要氣象災害之一。

土壤干旱季節變化特征

1天然牧草生長期內各層土壤含水量變化規律為了全面反映草地不同時期土壤水分變化規律，分4－5月(春季)，6－8月(夏季)，9－10月(秋季)三個時段對牧草監測場土壤干旱特征進行了分析。為了全面反映草地不同時期土壤水分變化規律，將天然牧草從返青至枯黃(4－10月)階段0～20cm、0～50cm和0～100cm各層土壤水分總貯存量繪制成圖1。由圖1可見其大致呈“雙峰”曲線的變化趨勢，峰值分別出現在4月下旬和8月中旬。根據半干旱地區的氣候類型可將牧草全生育期內土壤水分總貯存量季節性動態劃分為三個時段：即4月上旬至6月上旬，土壤大量跑墑時期，各層土壤相對濕度曲線表現為“先增后降”的趨勢，4月上旬至下旬，隨著春季氣溫驟然回升，積雪迅速融化下滲，土壤水分總貯存量表現為增加的趨勢，5月上旬至6月上旬，氣溫繼續回升，風力偏大，地表蒸發量加大，土壤水分總貯存量表現為降低的趨勢；6月上旬至8月下旬，土壤水分變化顯著時期，這一時期是天然牧草生長旺盛時期，需水量較大，蒸騰強烈，此時也是呼倫貝爾西部草原降水量集中的時段，各層土壤水分總貯存量曲線波動性較強，這一時期有明顯的階段性干旱；8月下旬至10月下旬，跑墑緩慢時期，各層土壤水分總貯存量曲線表現為波動性下降趨勢，且0～20cm淺層土壤變化較為平緩，0～100cm深層土壤波動性較大。

2不同季節草地土壤水分變化特征表4反映了不同季節土壤各層次水分含量和干旱的發展趨勢，其中4月28日至5月28日為春季，6月28日至8月28日為夏季，9月28日至10月28日為秋季。

2.1春季草地土壤水分變化特征由表4可以明顯看出，隨著春季氣溫的逐步回升、地表蒸發量增大和牧草返青后的生長發育，土壤各層次水分的消耗增大，開始出現旱象。4月下旬只有0~50cm土層出現了1次輕旱，至5月下旬，土壤含水量有所下降，20cm土層、50cm土層、100cm土層從4月下旬到5月下旬土壤含水量分別下降了41%、32%、22%，即100cm土層水分含量平均減少了30mm。

2.2夏季草地土壤水分變化特征由表4可見，進入6月，呼倫貝爾西部草原干旱迅速發展，出現旱情最嚴重時期，這與歐陽海、郭海英等研究的6-8月夏季失水期出現土壤水分年變程的最低點的結論基本一致。6月下旬，各層土壤含水量已降至年內土壤水分含量最低值，特旱、重旱頻次在增加，無旱情頻次在減少，土壤干旱加重，20cm土層、50cm土層、100cm土層從5月下旬到6月下旬土壤含水量分別下降了36%、39%、33%，100cm土層水分含量平均減少了35mm，干旱已發展到最嚴重程度。研究的10年中，6月下旬各層次土壤水分處于無旱情發生現象只出現過1～2次，占10%～20%。7-8月是呼倫貝爾市降水量集中的季節，同時也是牧草生長最旺盛、需水量最多時期。進入7月份，土壤各層特旱頻次明顯下降，各層次土壤含水量明顯增加，100cm土層水分含量平均增加了9mm，0~20cm土層平均含水量23mm，比6月下旬增加了8mm，0~50cm土層平均含水量46mm，比6月下旬增加11mm，0~100cm土層平均含水量78mm，比6月下旬增加了9mm，土壤中層含水量回升相對較為明顯，即由于前期干旱，土壤下層水分慣性向上運動，0~50cm土層增加的11mm水分含量，2mm來源于50~100cm土層，9mm來源于100cm以外更深土層，草原干旱形勢依然嚴峻；8月下旬，各層次土壤含水量開始出現下降趨勢，但下降幅度不明顯，土壤水分進入跑墑緩慢時期，上層土壤特旱頻次稍有增加，無旱情頻次稍有減少，干旱發展呈“抬頭”跡象，對牧草后期生長十分不利。由此可見，即使在降雨較為集中的季節，干旱仍然是呼倫貝爾西部草原最顯著的氣候特征之一，也是限制牧草生長發育和產量形成的主要氣象災害。

2.3秋季草地土壤水分變化特征秋季是呼倫貝爾西部草原關鍵收墑期，至9月下旬，多雨時段已基本結束，降水量逐漸減少，氣溫下降，地氣交換趨于平緩，土壤水分變化幅度較小，但干旱形勢依然嚴峻。由表4可見，8月下旬至9月下旬，100cm土層水分含量平均減少了11mm，特旱頻次在增加，無旱情頻次在減少，有限的降水用來維持秋季草原土壤蒸散；至10月28日，氣溫繼續下降，土壤蒸散減少，土壤水分有所回升，并開始出現凍結現象，9月下旬至10月下旬，100cm土層水分含量平均增加了9mm，土壤水分含量處于收墑末期，趨于穩定。

各層次土壤水分分布比例

由于不同季節降水量、土壤蒸散以及作物水分消耗各不相同，為了全面分析不同時期水分在土壤中的分布比例，分別選擇0~20cm、0~50cm土層含水量占0~100cm土層含水量的比例和0~20cm土層含水量占0~50cm土層含水量的比例，來表示不同時期土壤水分分布狀況。由表5可以看出，5月下旬和6月下旬的20cm/100cm平均值、50cm/100cm和20cm/50cm平均值均較小，而5－6月是呼倫貝爾西部草原土壤蒸散量最大時期，也是牧草返青至營養生長始期，耗水量較大，作物耗水主要來源于土壤中上層。因此,該時段是呼倫貝爾西部草原最干旱、土壤水分含量最低的時期。土壤水分的分布特征一般是下層含水量高于上層，從表5大于臨界比例出現的頻次以及百分率可以清楚看到，不同時期土壤水分在不同土壤層次的分布比例。其中20cm/100cm最低值出現在2010年6月28日，為0.1124，最高值出現在2007年8月28日，為0.4568；50cm/100cm最低值出現在2010年6月28日，為0.3933，最高值出現在2008年7月28日，為0.7630；20cm/50cm最低值也出現在2010年6月28日，為0.2857，最高值出現在2007年8月28日，為0.6490。以上分析進一步驗證了2010年初夏呼倫貝爾西部草原發生階段性干旱,達到重旱至特旱的氣象干旱標準。

耗水量及水分利用率

表6是歷年早春和晚秋牧草監測場0～100cm土層水分含量，4月28日至9月28日降水量、耗水量和牧草水分利用率，可以看出，早春0～100cm土層含水量基本處于適宜狀態，但2001年、2002年和2008年偏低，超過無旱情標準僅2～11mm，其余年份早春牧草監測場含水量超過無旱情標準40～146mm。而晚秋土壤水分均較低，所用10年土壤水分資料中均未能夠恢復到早春土壤含水量水平，說明呼倫貝爾西部草原秋季降水量匱乏，土壤水分很難恢復平衡。晚秋土壤水分的虧空預示著來年春旱發生，比如2002年、2008年春旱便是由于上年土壤貯水不足，來年春旱時土壤水庫沒有發揮節水調水作用導致的。

結論與討論

呼倫貝爾西部草原作為內蒙古地區重要的畜牧業發展基地，干旱危害直接威脅該地區農牧業生產和農牧民增收。據對牧草物候觀測的資料分析，凡是發生春旱的年份，牧草返青期將比正常年份推遲10～15d，嚴重春旱年份可推遲20～30d，從而導致青草期縮短和飽青期推遲，限制了該地區畜牧業經濟的發展。對呼倫貝爾草原干旱特征的報道較少，根據呼倫貝爾市旱澇災害區劃結果，呼倫貝爾西部草原屬于大旱區和干旱區，該區以春夏干旱最為突出，春夏干旱頻率為51％～67%。本研究結果也說明，呼倫貝爾西部草原牧草生長季節（5－9月）干旱發生頻率始終較高，但5-6月是草原主要干旱時段，其中6月土壤水分虧空最嚴重，直至晚秋干旱形勢依然嚴峻。從季節上分析，春季為土壤水分消耗階段，土壤各層依靠地表積雪融化下滲維持較高水平的含水量，干旱出現頻次較低；夏季為土壤水分虧空期，6月份土壤水分虧空達到最大，草原旱情最重，7月份進入雨季后，土壤水分開始回升，旱象有所緩解，8月下旬各層土壤水分含量出現下滑；秋季9月為土壤水分休閑收墑期，有限的降水用來維持草原土壤蒸散，上層土壤水分仍然達不到適宜標準，沒有多余水分繼續向更深層次補充，雖然10月份稍有回升，但至10月下旬封凍前未能夠恢復到早春土壤含水量水平，預示著來年春旱的可能發生；從各層次土壤水分分布比例來看，5月下旬和6月下旬的20cm/100cm平均值、50cm/100cm和20cm/50cm平均值均較小，而此期是呼倫貝爾西部草原土壤蒸散量和牧草需水量最大時期，作物耗水主要來源于土壤中上層，從另一個角度說明該時段是呼倫貝爾西部草原最干旱、土壤水分含量最低的時期，土壤水分的分布特征一般是下層含水量高于上層，這與郭海英等對隴東黃土高原土壤干旱特征分析結果較為相似；通過對耗水量及水分利用率的分析得出，呼倫貝爾西部草原晚秋土壤水分均較低，所用10年土壤水分資料中均未能夠恢復到早春土壤含水量水平，說明呼倫貝爾西部草原秋季降水量匱乏，土壤水分很難恢復平衡，晚秋土壤水分的虧空預示著來年春旱發生。

由此可見，呼倫貝爾西部草原雖然在牧草生長各階段干旱出現頻次和程度不盡相同，但春、夏、秋三季連旱是其主要氣候特點，體現了半干旱草原的顯著特征。