全 文 ：２８卷１０期
Ｖｏｌ．２８，Ｎｏ．１０
草　业　科　学
ＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＬ　ＳＣＩＥＮＣＥ
１８５１－１８５４
１０／２０１１
近２０年青藏高原东北部边坡地带
垂穗披碱草物候变化
———以甘肃合作为例
王建兵１，２
（１．中国气象局兰州干旱气象研究所 甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室，甘肃 兰州７３００２０；
２．甘南州气象局，甘肃 合作７４７０００）
摘要：通过利用垂穗披碱草（Ｅｌｙｍｕｓ　ｎｕｔａｎｓ）观测资料及同期的降水、气温、日照时数等地面观测气象资料，对近
２０年来青藏高原东北部边坡地带垂穗披碱草物候变化进行分析，发现高原边坡地带垂穗披碱草物候期除种子成
熟期变化不明显外，返青、抽穗、开花和黄枯期均呈提前的趋势，特别是抽穗、开花期明显提前，提前趋势分别为每
１０年１５．０和１５．８ｄ，分析认为，气候变暖是影响合作地区垂穗披碱草物候期提前的主要原因。近２０年来，合作
地区气候生长期有明显延长的趋势，延长趋势为每１０年１５ｄ，同时垂穗披碱草的实际生长期也呈延长的趋势，延
长趋势为每１０年３．４ｄ。
关键词：青藏高原东北部边坡地带；合作；垂穗披碱草；物候变化
中图分类号：Ｓ５４３＋．９；Ｑ９４８．１１２＋．４　　　文献标识码：Ａ　　　文章编号：１００１－０６２９（２０１１）１０－１８５１－０４
＊
　　由于全球变暖，生物物候正在发生变化［１－２］，生
物物候现象作为全球变化最敏感、最精确的指示现
象，其研究受到越来越多的重视。相关研究表
明［３－６］，在全球变暖的气候背景下，青藏高原天然牧
草物候期出现了明显变化。目前大部分研究主要集
中在高原主体上，对高原边坡地带牧草物候变化的
研究相对较少，由于高原东北部边坡地带是青藏高
原到黄土高原的交汇过渡区，同时也是农牧过渡带，
是生态环境脆弱区［７］，也是生态－民族文化脆弱
区［８］，气候变化特征与高原主体有明显的不同［９－１１］。
因此，本研究根据１９８８－２００５年合作垂穗披碱草
（Ｅｌｙｍｕｓ　ｎｕｔａｎｓ）的观测资料和同期合作的降水、气
温、日照时数等地面观测气象资料，以合作为代表对
青藏高原东北部边坡地带垂穗披碱草物候变化进行
分析，以期为高原边坡地带气候与生态环境变化的
研究提供依据。
１　资料与方法
１．１研究地点和资料　合作市位于甘肃省甘南
藏族自治州东北部，地处青藏高原东北部边坡地带，
合作农业气象观测站地理位置为 １０２°５４′Ｅ，
３５°００′Ｎ，海拔２　９１０ｍ，所观测的草地类型属于亚
高山草甸草地。亚高山草甸草地在甘南州分布广，
面积大，是甘南州天然草地的主体和精华。本研究
根据牧草代表性、观测时间长、连续性好的原则，利
用１９８８－２００５年合作农业气象观测站所观测的禾本
科牧草垂穗披碱草的观测资料和同期合作的降水、气
温、日照时数等地面观测气象资料，对合作地区垂穗
披碱草物候期的变化及其影响因子进行分析。
由于合作地区垂穗披碱草返青期集中在４月上
旬－５月上旬，因此以４月１日为起点，如４月１０
日记为１０，４月２０日记为２０，依次类推，建立了合
作地区垂穗披碱草返青期的数据资料。同样，抽穗
期以７月１日为起点，开花期以７月２０日为起点，种
子成熟期以８月２０日为起点，黄枯期以９月２０日为
起点，建立合作地区垂穗披碱草物候期数据资料。
１．２研究方法　用趋势分析、相关分析、主成分分
析法［１２－１３］对合作地区垂穗披碱草物候变化及其与气
象因子的关系进行分析。分析中利用Ｅｘｃｅｌ对数据
进行初步处理，再通过ＳＰＳＳ　１３．０软件进行趋势分
析、相关分析和主成分分析。
　　用一次直线方程来定量描述气候倾向率，即
ｙ（ｔ）＝ａ０＋ａ１ｔ，则趋势变化率方程为ｄｙ（ｔ）／ｄｔ＝ａ１，
把ａ１×１０称为气候倾向率，方程中的系数用最小二
＊收稿日期：２０１０－０１－０６　　接受日期：２０１１－０４－１４
作者简介：王建兵（１９６８－），男，甘肃甘谷人，高级工程师，学士，
主要从事天气、气候研究。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｗａｎｇｊｂ＿ｇｎ＠１６３．ｃｏｍ
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乘法确定。
２　结果与分析
２．１合作地区垂穗披碱草物候期的变化特征
　合作地区垂穗披碱草物候期除种子成熟期年际
变化不明显外，返青、抽穗、开花、黄枯期都呈提前趋
势，特别是抽穗、开花期显著提前，每１０年分别提前
１５．０和１５．８ｄ，均通过ａ＝０．０１显著水平检验（表１）。
表１　合作地区垂穗披碱草物候期及年际变化趋势
项目
平均日期
（月－日）
最早日期
（月－日）
最迟日期
（月－日）
年际变化
趋势（ｄ／ａ）
返青期　　 ０４－１４　 ０３－２６　 ０５－１６ －０．９１
抽穗期　　 ０７－０４　 ０６－１６　 ０８－１６ －１．５０＊＊
开花期　　 ０７－２０　 ０７－０１　 ０９－０４ －１．５８＊＊
种子成熟期 ０８－２４　 ０８－１１　 ０９－０６　 ０．０２
黄枯期　　 １０－０１　 ０９－２１　 １０－１９ －０．５４
　注：＊通过０．０５显著性水平检验，＊＊通过０．０１显著性
水平检验。
２．２合作地区气候生长期及垂穗披碱草生育
期的变化特征　气候生长期应针对不同作物对
温度的特殊要求进行确定［１４］，日平均气温≥５℃
时，冷季牧草积极生长，５℃以上持续日数称为生长
期或生长季［１５］。因此，本研究根据合作地区牧草生
长的实际情况，主要研究日平均气温稳定通过５℃
的气候生长期。合作≥５℃积温呈明显增多的趋
势，增多趋势为每１０年４５．６℃·ｄ（图１，通过ａ＝
０．０１显著性水平检验）。通过分析１９８８－２００５年
合作稳定通过５℃日数的变化发现，近２０年来合作
地区气候生长期有明显延长的趋势（图２），平均每
１０年延长１５ｄ（通过ａ＝０．０１显著性水平检验）；进
一步分析发现合作≥５℃初日呈提前的趋势，平均
每１０年提前１５．８ｄ（通过ａ＝０．０１显著性水平检
验），日平均气温≥５℃终日呈略提前的趋势，平均
每１０年提前趋势为０．４ｄ。日平均气温≥５℃初日
明显提前，而日平均气温≥５℃终日变化不明显，这
图１　合作地区１９５８－２００５年≥５℃积温
是合作地区气候生长期延长的主要原因。
　　为了研究合作地区牧草实际生长期的变化，利
用合作地区垂穗披碱草从返青到黄枯期间日数的年
际变化分析实际生长期的变化，发现垂穗披碱草的
实际生长期也呈延长的趋势，平均每１０年延长３．４
ｄ（图２）。由于合作地区垂穗披碱草返青期和黄枯
期均呈提前的趋势（表１），但返青期提前的天数明
显多于黄枯期提前的天数，因此认为，造成合作地区
牧草生长期延长的主要原因是返青期提前。近２０
年来合作地区牧草生长期有延长的趋势，这与青南
东部相似［３，１６］，但与青南东部地区不同的是合作地
区的黄枯期也呈提前的趋势。
图２　合作地区１９８８－２００５年气候生长期
与垂穗披碱草实际生长期的变化趋势
２．３合作地区垂穗披碱草物候期变化与气象
因子的关系
２．３．１影响合作地区垂穗披碱草返青的气象因子　
根据相关专家的研究结果［６，１７－１８］，选取与牧草返青
有密切关系的日平均气温稳定通过０℃和３℃的初
日、３月和４月上旬＞０℃的活动积温、秋季降水量
５个气象因子，分析各气象因子与合作地区垂穗披
碱草返青之间的关系。相关分析表明，合作地区垂
穗披碱草返青期与日平均气温稳定通过３℃的初日
之间极显著正相关，相关系数达０．８１８（通过ａ＝
０．０１显著性水平检验），用回归分析发现日平均气温
稳定通过３℃的初日每提前１ｄ垂穗披碱草返青期
提前１．７ｄ（通过ａ＝０．０１显著性水平检验），而合作
日平均气温稳定通过３℃初日的变化趋势平均每
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１０年提前８．５ｄ（通过ａ＝０．０５显著性水平检验），
从而导致合作地区垂穗披碱草返青期明显提前。其
他４个因子与返青期相关不显著。
为了进一步分析各气象因子对垂穗披碱草返青
的影响，用主成分分析方法（ＰＣＡ）对５个气象因子
进行分析。根据主成分对应的特征值大于１且主成
分累计贡献率≥８５％的原则，提取了前３个主成分，
前３个主成分累计贡献率达８２．６％。主成分的载
荷矩阵（正交旋转后的因子载荷矩阵）如表２所示，
载荷系数代表各主成分解释指标变量方差的程度。
表２　合作地区垂穗披碱草返青的气象因子主成分分析
因子 主成分１ 主成分２ 主成分３
合作气温０℃初日 －０．７６６ －０．４４８ －０．０６５
合作气温３℃初日 －０．５６８　 ０．６８２ －０．０２０
合作秋季降水量 ０．５３６ －０．４８８ －０．５５２
３月＞０℃活动积温 ０．２９０ －０．３１４　 ０．８５７
４月上旬＞０℃活动积温 ０．５７６　 ０．６８８ －０．０２３
　　第一主成分的方差贡献率最大，为３２．２３４％，
是最重要的影响因子。第一主成分主要在０℃初
日、３℃初日、４月上旬＞０℃的活动积温及秋季降
水量４个因子上载荷较大，该主成分反映了春季温
度偏高，０℃初日和３℃初日提前，秋季降水多有利
于垂穗披碱草提前返青，所以该主成分主要是有利
于合作垂穗披碱草返青的水热耦合因子。合作冬季
和初春降水量较少，因此返青所需要的水分主要来
自土壤上年封冻前积蓄的水分，秋季降水量多，则封
冻前积蓄的水分多，春季气温高，有利于返青期提
前。
第二主成分方差贡献率为２９．５２０％，是次重要
的影响因子。该主成分在３℃初日和４月上旬＞０
℃的活动积温两个因子上载荷较大，该主成分反映
了初春的温度对合作垂穗披碱草返青有直接影响。
第三主成分方差贡献率为２０．８６３％，该主成分
在３月＞０℃的活动积温上载荷较大，３月＞０℃的
活动积温偏多有利于垂穗披碱草提前返青。由于第
二主成分和第三主成分中载荷最大的因子均代表热
量条件，因此热量条件在合作垂穗披碱草返青中是
非常重要的因子。
通过对１９８８－２００５年返青期变化的分析发现，
在１９９７年之后，合作垂穗披碱草返青呈连续提前的
趋势。同时有一个明显的现象是１９９７年之后秋季
降水以偏多为主，同时３℃初日提前，水热条件耦合
较好，这可能是返青期提前的主要原因。
２．３．２影响合作地区牧草抽穗、开花的气象因子　
合作地区垂穗披碱草抽穗期主要在６月下旬到７月
上旬，开花期主要在７月中旬到下旬。对合作地区
垂穗披碱草抽穗、开花期与６、７月的温度、降水、日
照时数分析发现，合作地区垂穗披碱草抽穗、开花期
都与温度呈负相关，即温度升高是导致合作地区垂
穗披碱草抽穗、开花期提前的主要原因，同时在分析
中发现影响合作地区垂穗披碱草抽穗期提前的原因
还有６月日照时数增加。但７月降水增多会导致开
花期推迟，其主要原因是降水偏多会造成温度偏低，
热量条件不足从而导致开花期推迟。
２．３．３影响合作地区牧草黄枯的气象因子　分析合
作牧草黄枯与气象因子的关系［１９］，发现从２０世纪
９０年代末期开始，合作地区垂穗披碱草黄枯期出现
了明显提前的趋势。垂穗披碱草黄枯主要受热量条
件限制，５℃终日是影响合作垂穗披碱草黄枯的主
要因子。合作地区日平均气温５℃终日日期提前和
夏季降水量减少是合作垂穗披碱草黄枯期提前的主
要原因。
３　结论
由于气候变暖，青藏高原东北部边坡地带垂穗
披碱草物候期发生了明显的变化，除种子成熟期变
化不明显外，返青、抽穗、开花期和黄枯期均呈提前
的趋势，特别是抽穗、开花期明显提前，提前趋势分
别每１０年为１５．０和１５．８ｄ。
近２０年来合作地区气候生长期和垂穗披碱草
的实际生长期有明显延长的趋势，延长趋势分别为
每１０年为１５和３．４ｄ。日平均气温≥５℃初日明
显提前是合作地区气候生长期延长的主要原因，垂
穗披碱草生长期延长的主要原因是返青期提前。
由于受气候变化的影响，合作地区垂穗披碱草
的物候期在近２０年发生了明显的变化，这些变化对
合作地区垂穗披碱草的品质、产量、种子的质量及畜
牧业、生态环境的影响尚需要结合其他资料和方
法［２０－２１］进行进一步研究。
参考文献
［１］　方修琦，余卫红．物候对全球变暖响应的研究综述［Ｊ］．
地球科学进展，２００２，１７（５）：７１４－７１９．
［２］　徐雨晴，陆佩玲，于强．气候变化对植物物候影响的研
３５８１
ＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＬ　ＳＣＩＥＮＣＥ（Ｖｏｌ．２８，Ｎｏ．１０） １０／２０１１
究进展［Ｊ］．资源科学，２００４，２６（１）：１２９－１３６．
［３］　吕新苗，康世昌，朱立平，等．西藏纳木错植物物候及其
对气候的响应［Ｊ］．山地学报，２００９，２７（６）：６４８－６５４．
［４］　张国胜，李林，汪青春，等．青南高原气候变化及其对高
寒草甸牧草生长影响的研究［Ｊ］．草业学报，１９９９，
８（３）：１－１０．
［５］　李红梅，马玉寿，王彦龙．气候变暖对青海高原地区植物
物候期的影响［Ｊ］．应用气象学报，２０１０，２１（４）：５００－５０５．
［６］　杜军．藏北牧草青草期的气候变化特征分析［Ｊ］．应用
气象学报，２００６，１７（１）：２９－３６．
［７］　洛桑·灵智多杰．青藏高原甘南生态经济示范区研究
［Ｍ］．兰州：甘肃科学技术出版社，２００５：５－２９．
［８］　李军芳，张志斌，赵雪雁．甘南生态－民族文化脆弱区旅
游交通发展研究［Ｊ］．草业科学，２００７，２４（１１）：１８－２２．
［９］　王建兵，王振国，汪治桂．甘南地区近四十年气温变化
特征［Ｊ］．气象，２００７，３３（１）：１１２－１１７．
［１０］　王建兵，李晓媛，王振国．青藏高原东北部农牧交错区
气候变化及其对草场植被的影响［Ｊ］．干旱地区农业
研究，２００７，２５（６）：２１６－２１９．
［１１］　王建兵，王振国，汪治桂．青海高原东部边坡地带降水
变化特征及突变分析［Ｊ］．干旱区资源与环境，２００７，
２１（５）：１８－２２．
［１２］　魏凤英．现代气候统计诊断预测技术［Ｍ］．北京：气象
出版社，１９９３：６９－７２．
［１３］　魏臻武，符昕，曹致中，等．苜蓿生长特性和产草量关
系的研究［Ｊ］．草业学报，２００７，１６（４）：１－７．
［１４］　徐铭志，任国玉．近４０年中国气候生长期的变化［Ｊ］．
应用气象学报，２００４，１５（３）：３０６－３１２．
［１５］　段若溪，蒋会飞．农业气象学［Ｍ］．北京：气象出版社，
２００８：６１－８６．
［１６］　张钛仁，颜亮东，张峰，等．气候变化对青海天然牧草
影响研究［Ｊ］．高原气象，２００７，２６（４）：７２４－７３１．
［１７］　颜东亮．青海省环湖地区天然牧草返青与气象条件的
关系及其预报［Ｊ］．中国农业气象，１９９８，１９（２）：４２－４５．
［１８］　杨文义．典型草原牧草返青的气象条件研究［Ｊ］．草业
科学，１９９５，１２（６）：４７－４９．
［１９］　王建兵，汪治桂，杨文杰．合作玛曲草甸禾本科牧草黄
枯与气象因子的关系分析［Ｊ］．草业科学，２０１０，
２７（１０）：１０４－１０９．
［２０］　梁天刚，崔霞，冯琦胜，等．２００１－２００８年甘南牧区草
地地上生物量与载畜量遥感动态监测［Ｊ］．草业学报，
２００９，１８（６）：１２－２２．
［２１］　张凯，郭铌，王润元，等．甘南草地地上生物量的高光
谱遥感估算研究［Ｊ］．草业科学，２００９，２６（１１）：４４－５０．
Ｔｈｅ　ｐｈｅｎｏｌｏｇｉｃａｌ　ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｅｌｙｍｕｓ　ｎｕｔａｎｓ　ｄｕｒｉｎｇ　ｒｅｃｅｎｔ　２０ｙｅａｒｓ　ａｔ　ｔｈｅ　ｓｉｄｅ
ｓｌｏｐｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ　ｒｅｇｉｏｎ　ｏｆ　Ｑｉｎｇｈａｉ－Ｘｉｚａｎｇ　Ｐｌａｔｅａｕ
———Ａ　ｃａｓｅ　ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　Ｈｅｚｕｏ
ＷＡＮＧ　Ｊｉａｎ－ｂｉｎｇ１，２
（１．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ａｒｉｄ　Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｙ，ＣＭＡ；Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ａｒｉｄ　Ｃｌｉｍａｔｉｃ　Ｃｈａｎｇｅ　ａｎｄ　Ｒｅｄｕｃｉｎｇ　Ｄｉｓａｓｔｅｒ　ｏｆ
Ｇａｎｓｕ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｇａｎｓｕ　Ｌａｎｚｈｏｕ　７３００２０，Ｃｈｉｎａ；２．Ｇａｎｎａｎ　Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｂｕｒｅａｕ，Ｇａｎｓｕ　Ｈｅｚｕｏ　７４７０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ　ｄａｔａ　ｏｆ　Ｅｌｙｍｕｓ　ｎｕｔａｎｓ　ｇｒｏｗｔｈ　ａｎｄ　ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ　ｆａｃｔｏｒｓ，ｔｈｅ　ｐｈｅｎｏｌｏｇｉ－
ｃａｌ　ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｅ．ｎｕｔａｎｓ　ｄｕｒｉｎｇ　ｒｅｃｅｎｔ　２０ｙｅａｒｓ　ａｔ　ｔｈｅ　ｓｉｄｅ　ｓｌｏｐｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ　ｒｅｇｉｏｎ　ｏｆ
Ｑｉｎｇｈａｉ－Ｘｉｚａｎｇ　Ｐｌａｔｅａｕ　ｗａｓ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ＳＰＳＳ　１３．０ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｓｔｕｄｙ．Ｔｈｉｓ　ｓｔｕｄｙ
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ｂｙ　１．５ｄ／ａ，ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｌｙ，ｔｈｅ　ｇｒｏｗｉｎｇ　ｓｅａｓｏｎ　ｏｆ　Ｅ．ｎｕｔａｎｓ　ｉｎ　Ｈｅｚｕｏ　ｐｒｏｌｏｎｇｅｄ　ｂｙ　３．４ｄ／１０ａ．
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