地方草原干旱特点探讨范文

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作者：王彦平金磊宋卫士李晓波单位：呼伦贝尔市气象局鄂温克旗牧业气象试验站

土壤干旱标准测定

利用2005年和2010年测定的田间持水量，每隔10cm为一个层次，分别计算0~100cm各层次占田间持水量40%、45%、55%、65%时对应的土壤水分总贮存量，作为该层的土壤含水量(表1)。由表1得出，0~100cm土壤含水量≤57mm，即各层次平均达到特旱标准；0~100cm土壤含水量57~58mm，各层次平均达到重旱标准；0~100cm土壤含水量58~71mm，各层次平均达到中旱标准；0~100cm土壤含水量71~84mm，各层次平均达到轻旱标准；0~100cm土壤含水量≥84mm，各层次土壤无干旱发生。为了全面反映土壤上层、中层、下层旱涝情况，根据表1统计了0~20cm土层、0~50cm土层、0~100cm土层水分达到田间持水量40%、45%、55%、65%的土壤含水量标准（表2）。

土壤概率分析

通过对2001年4月28日至2010年10月28日共65次天然牧草监测场土壤湿度测定资料，分层次按表2土壤含水量标准进行旱涝等级划分，结果见表3。从表3看出，2000－2010年4－10月，天然牧草监测场0~20cm土层出现特旱27次，占42%，出现重旱2次，占3%，出现中旱5次，占8%，出现轻旱3次，占5%，出现干旱总频次37次，占58%，无旱情28次，占42%；0~50cm土层出现特旱23次，占35%，出现重旱3次，占5%，出现中旱6次，占9%，出现轻旱7次，占11%，出现干旱总频次39次，占60%，无旱情25次，占40%；0~100cm土层出现特旱15次，占23%，出现重旱2次，占3%，出现中旱11次，占17%，出现轻旱9次，占14%，出现干旱总频次37次，占57%，无旱情28次，占43%。通过上述分析初步得出：呼伦贝尔西部草原土壤上层特旱发生频次较高，土壤中、下层中旱和轻旱发生频次较高，重旱在各层土壤发生频次均较低。各层次干旱发生频率均在55%以上，说明干旱是呼伦贝尔西部草原主要气象灾害之一。

土壤干旱季节变化特征

1天然牧草生长期内各层土壤含水量变化规律为了全面反映草地不同时期土壤水分变化规律，分4－5月(春季)，6－8月(夏季)，9－10月(秋季)三个时段对牧草监测场土壤干旱特征进行了分析。为了全面反映草地不同时期土壤水分变化规律，将天然牧草从返青至枯黄(4－10月)阶段0～20cm、0～50cm和0～100cm各层土壤水分总贮存量绘制成图1。由图1可见其大致呈“双峰”曲线的变化趋势，峰值分别出现在4月下旬和8月中旬。根据半干旱地区的气候类型可将牧草全生育期内土壤水分总贮存量季节性动态划分为三个时段：即4月上旬至6月上旬，土壤大量跑墒时期，各层土壤相对湿度曲线表现为“先增后降”的趋势，4月上旬至下旬，随着春季气温骤然回升，积雪迅速融化下渗，土壤水分总贮存量表现为增加的趋势，5月上旬至6月上旬，气温继续回升，风力偏大，地表蒸发量加大，土壤水分总贮存量表现为降低的趋势；6月上旬至8月下旬，土壤水分变化显著时期，这一时期是天然牧草生长旺盛时期，需水量较大，蒸腾强烈，此时也是呼伦贝尔西部草原降水量集中的时段，各层土壤水分总贮存量曲线波动性较强，这一时期有明显的阶段性干旱；8月下旬至10月下旬，跑墒缓慢时期，各层土壤水分总贮存量曲线表现为波动性下降趋势，且0～20cm浅层土壤变化较为平缓，0～100cm深层土壤波动性较大。

2不同季节草地土壤水分变化特征表4反映了不同季节土壤各层次水分含量和干旱的发展趋势，其中4月28日至5月28日为春季，6月28日至8月28日为夏季，9月28日至10月28日为秋季。

2.1春季草地土壤水分变化特征由表4可以明显看出，随着春季气温的逐步回升、地表蒸发量增大和牧草返青后的生长发育，土壤各层次水分的消耗增大，开始出现旱象。4月下旬只有0~50cm土层出现了1次轻旱，至5月下旬，土壤含水量有所下降，20cm土层、50cm土层、100cm土层从4月下旬到5月下旬土壤含水量分别下降了41%、32%、22%，即100cm土层水分含量平均减少了30mm。

2.2夏季草地土壤水分变化特征由表4可见，进入6月，呼伦贝尔西部草原干旱迅速发展，出现旱情最严重时期，这与欧阳海、郭海英等研究的6-8月夏季失水期出现土壤水分年变程的最低点的结论基本一致。6月下旬，各层土壤含水量已降至年内土壤水分含量最低值，特旱、重旱频次在增加，无旱情频次在减少，土壤干旱加重，20cm土层、50cm土层、100cm土层从5月下旬到6月下旬土壤含水量分别下降了36%、39%、33%，100cm土层水分含量平均减少了35mm，干旱已发展到最严重程度。研究的10年中，6月下旬各层次土壤水分处于无旱情发生现象只出现过1～2次，占10%～20%。7-8月是呼伦贝尔市降水量集中的季节，同时也是牧草生长最旺盛、需水量最多时期。进入7月份，土壤各层特旱频次明显下降，各层次土壤含水量明显增加，100cm土层水分含量平均增加了9mm，0~20cm土层平均含水量23mm，比6月下旬增加了8mm，0~50cm土层平均含水量46mm，比6月下旬增加11mm，0~100cm土层平均含水量78mm，比6月下旬增加了9mm，土壤中层含水量回升相对较为明显，即由于前期干旱，土壤下层水分惯性向上运动，0~50cm土层增加的11mm水分含量，2mm来源于50~100cm土层，9mm来源于100cm以外更深土层，草原干旱形势依然严峻；8月下旬，各层次土壤含水量开始出现下降趋势，但下降幅度不明显，土壤水分进入跑墒缓慢时期，上层土壤特旱频次稍有增加，无旱情频次稍有减少，干旱发展呈“抬头”迹象，对牧草后期生长十分不利。由此可见，即使在降雨较为集中的季节，干旱仍然是呼伦贝尔西部草原最显著的气候特征之一，也是限制牧草生长发育和产量形成的主要气象灾害。

2.3秋季草地土壤水分变化特征秋季是呼伦贝尔西部草原关键收墒期，至9月下旬，多雨时段已基本结束，降水量逐渐减少，气温下降，地气交换趋于平缓，土壤水分变化幅度较小，但干旱形势依然严峻。由表4可见，8月下旬至9月下旬，100cm土层水分含量平均减少了11mm，特旱频次在增加，无旱情频次在减少，有限的降水用来维持秋季草原土壤蒸散；至10月28日，气温继续下降，土壤蒸散减少，土壤水分有所回升，并开始出现冻结现象，9月下旬至10月下旬，100cm土层水分含量平均增加了9mm，土壤水分含量处于收墒末期，趋于稳定。

各层次土壤水分分布比例

由于不同季节降水量、土壤蒸散以及作物水分消耗各不相同，为了全面分析不同时期水分在土壤中的分布比例，分别选择0~20cm、0~50cm土层含水量占0~100cm土层含水量的比例和0~20cm土层含水量占0~50cm土层含水量的比例，来表示不同时期土壤水分分布状况。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平均值均较小，而5－6月是呼伦贝尔西部草原土壤蒸散量最大时期，也是牧草返青至营养生长始期，耗水量较大，作物耗水主要来源于土壤中上层。因此,该时段是呼伦贝尔西部草原最干旱、土壤水分含量最低的时期。土壤水分的分布特征一般是下层含水量高于上层，从表5大于临界比例出现的频次以及百分率可以清楚看到，不同时期土壤水分在不同土壤层次的分布比例。其中20cm/100cm最低值出现在2010年6月28日，为0.1124，最高值出现在2007年8月28日，为0.4568；50cm/100cm最低值出现在2010年6月28日，为0.3933，最高值出现在2008年7月28日，为0.7630；20cm/50cm最低值也出现在2010年6月28日，为0.2857，最高值出现在2007年8月28日，为0.6490。以上分析进一步验证了2010年初夏呼伦贝尔西部草原发生阶段性干旱,达到重旱至特旱的气象干旱标准。

耗水量及水分利用率

表6是历年早春和晚秋牧草监测场0～100cm土层水分含量，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土层含水量基本处于适宜状态，但2001年、2002年和2008年偏低，超过无旱情标准仅2～11mm，其余年份早春牧草监测场含水量超过无旱情标准40～146mm。而晚秋土壤水分均较低，所用10年土壤水分资料中均未能够恢复到早春土壤含水量水平，说明呼伦贝尔西部草原秋季降水量匮乏，土壤水分很难恢复平衡。晚秋土壤水分的亏空预示着来年春旱发生，比如2002年、2008年春旱便是由于上年土壤贮水不足，来年春旱时土壤水库没有发挥节水调水作用导致的。

结论与讨论

呼伦贝尔西部草原作为内蒙古地区重要的畜牧业发展基地，干旱危害直接威胁该地区农牧业生产和农牧民增收。据对牧草物候观测的资料分析，凡是发生春旱的年份，牧草返青期将比正常年份推迟10～15d，严重春旱年份可推迟20～30d，从而导致青草期缩短和饱青期推迟，限制了该地区畜牧业经济的发展。对呼伦贝尔草原干旱特征的报道较少，根据呼伦贝尔市旱涝灾害区划结果，呼伦贝尔西部草原属于大旱区和干旱区，该区以春夏干旱最为突出，春夏干旱频率为51％～67%。本研究结果也说明，呼伦贝尔西部草原牧草生长季节（5－9月）干旱发生频率始终较高，但5-6月是草原主要干旱时段，其中6月土壤水分亏空最严重，直至晚秋干旱形势依然严峻。从季节上分析，春季为土壤水分消耗阶段，土壤各层依靠地表积雪融化下渗维持较高水平的含水量，干旱出现频次较低；夏季为土壤水分亏空期，6月份土壤水分亏空达到最大，草原旱情最重，7月份进入雨季后，土壤水分开始回升，旱象有所缓解，8月下旬各层土壤水分含量出现下滑；秋季9月为土壤水分休闲收墒期，有限的降水用来维持草原土壤蒸散，上层土壤水分仍然达不到适宜标准，没有多余水分继续向更深层次补充，虽然10月份稍有回升，但至10月下旬封冻前未能够恢复到早春土壤含水量水平，预示着来年春旱的可能发生；从各层次土壤水分分布比例来看，5月下旬和6月下旬的20cm/100cm平均值、50cm/100cm和20cm/50cm平均值均较小，而此期是呼伦贝尔西部草原土壤蒸散量和牧草需水量最大时期，作物耗水主要来源于土壤中上层，从另一个角度说明该时段是呼伦贝尔西部草原最干旱、土壤水分含量最低的时期，土壤水分的分布特征一般是下层含水量高于上层，这与郭海英等对陇东黄土高原土壤干旱特征分析结果较为相似；通过对耗水量及水分利用率的分析得出，呼伦贝尔西部草原晚秋土壤水分均较低，所用10年土壤水分资料中均未能够恢复到早春土壤含水量水平，说明呼伦贝尔西部草原秋季降水量匮乏，土壤水分很难恢复平衡，晚秋土壤水分的亏空预示着来年春旱发生。

由此可见，呼伦贝尔西部草原虽然在牧草生长各阶段干旱出现频次和程度不尽相同，但春、夏、秋三季连旱是其主要气候特点，体现了半干旱草原的显著特征。