全 文 ：第 18 卷 第 2 期
Vol. 18 No. 2
草 地 学 报
ACTA AGRESTIA SINICA
2010 年 3 月
Mar . 2010
乌审召滩地草场生产力与气候因素的灰色关联度分析
刘秀梅1, 2, 魏 光3 , 韩国栋1*
( 1. 内蒙古农业大学生态环境学院, 呼和浩特 010018; 2. 鄂尔多斯市伊金霍洛旗园林局,
鄂尔多斯 017200; 3.鄂尔多斯市东胜区气象局, 鄂尔多斯 017200)
摘要: 应用灰色关联度方法, 对鄂尔多斯市乌审旗乌审召镇滩地草场 1985- 2005 年天然草地产量与各年 3- 7 月
份降雨量、温度、相对湿度、日照时数的关联度进行分析, 以探讨气候因子对草地生产力的影响, 为草地合理管理和
持续利用提供理论支持。结果表明:降雨量和温度与草产量的关联度高, 是影响该地区天然草地产量的主要生态
因子;其中 3 月份降雨量与草地产量的关联度最高; 5、6、7 月份在降雨量和温度均较好的情况下, 日照时数是影响
草地产量的主要生态因子。
关键词:草场; 生产力;灰色关联分析; 气候因素
中图分类号: S812 文献标识码: A 文章编号: 1007-0435( 2010) 02-0302-06
Grey Correlation Analysis between Grassland Yield
and Climatic Factors in Wushengzhao Town
LIU Xiu-mei1, 2 , WEI Guang 3 , HAN Guo-dong1*
( 1. College of Ecology and Environmental Sciences, Inner M on gol ia Agricu ltural U nivers ity, H ohhot , Inn er Mongolia Au ton om ou s
Region 010018, Ch ina; 2. Yijinghu o Banner Bureau of Landscape and Forest ry, Erdos, Inner Mong ol ia Autonomous Region
017200, C hina; 3. Don gsheng Dist rict Meteorological Bu reau, Erdos, In ner Mongolia Auton omous Region 017200, China)
Abstract: In order to explor e the effect of climat ic factors on g rassland y ield and prov ide theoretical support
fo r rat ional management and sustainable ut ilizat ion of g rassland, the corr elat ion betw een gr assland y ield
and monthly climat ic factors including rainfall, sunshine hour, average temperature, and r elat ive hum idity
w as analyzed using g rey correlat ion analysis for g rassland in Wushengzhao T own, Erdos, Inner M ongolia
Autonomous Reg ion f rom M arch to July during 1985 to 2005. Results show that the g rassland y ield had
highest cor relat ion deg ree w ith temper ature and rainfall amount and temperature and rainfall amount w ere
the main ecolo gy facto rs inf luencing g rassland yield. The co rrelat ion deg ree betw een rainfall and yield w as
highest in March, w hile sunshine hour w as the main ecolog y facto r af fecting gr assland yield f rom M ay to
July when preferable r ainfall and temperatur e condit ions w ere available.
Key words: Grassland; Productivity; Grey corr elat ion analy sis; Climat ic factor
天然草地生产力的影响因素很多, 如气候因子、
土壤理化性质及植物群落构成等。对于一定时间内
土壤理化性质和植物群落构成变化基本较平稳, 而
表现出天然草地产量与气候因素变化之间具有更加
密切的关系 [ 1]。同时气候条件对土壤和植被地理分
布有一定影响, 最终均表现出其对草牧场产量的影
响[ 2]。因此,关于草地生产力与气候之间的关系进
行了大量的研究 [ 3~ 6]。所谓灰色关联度是指在系统
发展过程中,各因素之间的相关程度。如果两个因
素变化的态势一致, 即同步变化程度较高,则可以认
为两者关联较大;反之, 则两者关联度较小。因此,
灰色关联度分析对于一个系统发展变化态势提供了
量化的度量, 非常适合动态的历程分析。灰色关联
度法具有样本需求量少(最少 3个数据) , 不需要数
据有规律性分布形式, 计算方法简便、工作量少, 定
量分析结果与定性分析结果一致,精准度高,适用范
围广的优势。因此在研究草地生产力和各种气候因
子的关系研究过程中, 灰色关联度被广泛应用[ 7~ 9]。
本研究通过对鄂尔多斯市乌审旗乌审召地区 1980
年- 2005年之间草地产量和 3- 7 月份各月平均温
度、日照时数、相对湿度、降雨量之间进行灰色关联
度分析, 以探讨乌审召滩地草场温度、日照时数、相
收稿日期: 2009-11-17;修回日期: 2010- 03-09
基金项目:国家科技支撑项目( 2006BAD16B01) ; ( 2008BAD95B03)
作者简介:刘秀梅( 1983- ) ,女,内蒙古鄂尔多斯人,硕士生研究生, 研究方向为放牧生态学, E-mail: lxm0928@ 126. com; * 通讯作者 Au-
thor for correspondence, E-mail: nmghangd@ hotmail. com
第 2期 刘秀梅等:乌审召滩地草场生产力与气候因素的灰色关联度分析
对湿度和降雨量对草地生产力的影响, 对制约该类
草地生产力的气候因子水、热、日照的关系进行量化
分析,为草地建设、草地资源合理利用、草地畜牧业
可持续发展提供理论依据。
1 材料与方法
1. 1 样区自然概况
乌审召位于毛乌素沙地东北部, 其土地类型主
要以流动沙丘为主, 约占土地总面积的 54% , 可利
用天然草场仅占 1/ 3, 而且被大小沙丘分割成零星
小片牧场。其多年平均降雨量约 300 mm, 年平均
蒸散量 2299 mm,年均温度 6. 8 ,年平均日照时数
2998 h。
样地选择在鄂尔多斯乌审召旗乌审召镇鄂尔多
斯市林牧气象试验站内。草地类型为滩地草场, 地
势平坦。土壤以沙壤土为主。海拔高度 1297 m。
北纬 390608,东经 1090121。样地常年围封, 每
年 8月中下旬进行打草。
1. 2 测产方法及资料收集
1. 2. 1 测产方法与时间 1980年- 2005年, 每年
7月底进行牧草产量测定, 在样地内随机选取 10个
面积为 1 m 1 m 样方,齐地面刈割进行产量测定。
1. 2. 2 资料收集 1980年- 2005年 3、4、5、6 和 7
月降雨量、日照时数、相对湿度和月平均温度相关资
料从鄂尔多斯市东胜区气象局收集(表 1)。
1. 3 灰色关联度计算
根据 1985- 2005年共 21 年的观测资料, 经分
析、整理后进行灰色关联计算。将 1985- 2005年草
地产量和各年 3、4、5、6、7月份的降雨量、日照时数、
相对湿度和月平均温度视为一个灰色系统, 按灰关
联度分析法,利用 Excel软件对产量和各气候因素
进行分析。
1. 3. 1 数据标准化处理 将原始数据进行标准化
处理,公式: X i ( k)= X ( k )- X i
S i
其中 X( k)为原始数
据; X i 为同一性状的平均值; S i 为同一性状的标准
差; X i ( k)为标准化处理结果(表 2) 。
1. 3. 2 生产力( X0 )和各性状( Xi )的绝对值 求产
量( X 0 )与其他产量性状( Xi ) 各点的绝对差值, 即
X i= | X0 ( k) - Xi ( k) |。
1. 3. 3 关联系数计算
关联系数r(Xi(k))= i
min
k
min
x0(k)- xi (k)|+ p i
max
k
max
| x0(k)- xi(k)|
|x0(k)- xi (k)|+ P i
max
k
max
|x0(k)- xi (k)|
imax kmax| x 0 ( k ) - x i ( k | )为两极最大值, imin kmin| x 0
( k ) - x i ( k) |为两极最小值, 分辨系数取 P= 0. 5,将
各指标带入关联系数公式,得产量对应各因素的关
联系数(表 3)。
1. 3. 4 求关联度 关联度公式 ri= 1
n
n
k= 1
r ( x i ( k) )
求出各因素与产量的关联度(表 4)。
2 结果与分析
由表 1可知, 3 月份的降雨量与草地产量的关
联度最高,由于 3月份降雨使土壤水分条件充足,使
土壤具有良好的墒情, 有利于草地植物返青,对草地
的后期生长有利。5、6、7月份降雨量与草地产量之
间关联度次之。由于 5、6、7月份降雨量与牧草生长
同步,有利于牧草生长发育,是草地产量的主要限制
因素之一;各月日照时数与产量关联度可以看出, 7
月份的日照时数与草地产量的关联度最高。这主要
是由于乌审召地区 7月份的降雨与温度均有利于草
地牧草生长发育。因此该月份草地日照时数成为草
地产量的主要影响因素; 温度与产量的关联度大小
顺序为: 5月> 6月> 4月> 7月> 3月。5、6月份温
度高低是牧草生长发育的主要限制因子之一;各个
指标与产量之间关联度可以看出, 各月降雨量和各
月温度对各年产量之间的关联度高于各月的日照时
数和各月相对湿度。说明降雨量和温度是该地区草
地产量的主要制约因子; 7月份各气候指标与产量
的关联度中以日照时数最高,因为 7月份降雨量、温
度均适宜于牧草的生长发育,在这种条件下日照成
为主要限制因素。
3 讨论
气候因子作为影响草地的重要因素之一,在草
地的形成和发展过程中作用是不可忽视的。因此关
于气候和草地之间关系一直是草地研究重点内容之
一。本文在对乌审召地区 1980年- 2005年草地产
量和气候因子之间关联度分析, 发现在该地区草地
产量、降雨量和温度之间的相关度最高,说明降雨量
和温度是影响该地区草地产量的主要因子。产生这
种结果的主要原因为该地区降雨量偏低, 年平均降
雨量只有 300 mm 左右, 水分是影响该地区植物生
长发育的主要限制因子。该结论与白永飞等[ 5] 对锡
林浩特草地生产力与气候因子之间相关性的研究结
论一致,同样表明降雨量对草地生产力影响的重要
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第 2期 刘秀梅等:乌审召滩地草场生产力与气候因素的灰色关联度分析
表 4 产量与各指标之间的关联度
Table 4 Co rrelation degr ee betw een y ield and climatic factor s
月份 Month 3月
M arch
4月
April
5 月
May
6月
Jun e
7月
July
产量与各月降雨量 Yield an d rainfal l amount 0. 7973 0. 7008 0. 7414 0. 7391 0. 7194
产量与日照时数 Yield and sunsh ine hour 0. 7146 0. 7047 0. 6958 0. 6849 0. 7182
产量与相对湿度 Yield and relat ive humidity 0. 7700 0. 7181 0. 6995 0. 7274 0. 7145
产量与温度 Yield and temperature 0. 7069 0. 7161 0. 7402 0. 7178 0. 7109
性要高于其他气候因子 [ 5] ; 而各月降雨量与草地生
产力之间关联度比较可以看出,乌审召地区 3 月份
降雨量与草牧场生产力影响最大,主要因为 3 月份
降雨量多少是牧草返青的重要影响因素, 同样 5、6、
7月份在水分和温度都比较充足的情况下, 日照时
数成为草地产量的主要制约因子,原因可能是草地
在形成和发展过程中气候因素综合作用的结果, 而
不是某个因素的单一化作用, 而气候因子之间的主
次关系又随着环境条件的变化而不断转换, 这与其
他前人研究结果一致[ 10, 11] 。如蓟尚玛等 [ 10] 通过对
三江源海县天然草地牧草产量研究表明, 降雨量是
影响三江源海县草地牧草产量的关键气候因子; 由
于地理位置上的区别, 其气候因子在对草牧场生产
力影响的重要性不同; 而钱拴[ 11] 等研究表明, 天然
草地牧草产量与生长季 3- 9 月气候因子有密切的
相关关系。进一步研究表明北方草地牧草年最高产
量与气候因子相关时段为 3- 8月,且整个时段相关
程度均较高,青藏高原高寒草地相关时段为 3- 5月
和8- 9月,且 8- 9月相关程度较高。
4 结论
通过对内蒙古自治区鄂尔多斯乌审召地区多年
气候因子与草地生产力之间进行灰色关联度分析,
结果表明: 3月份降雨量与草地产量的关联度最高;
5、6、7月份在降雨量和温度均较好的情况下, 日照
时数是影响草地产量的主要生态因子。说明气候因
子对草地产量的影响是一个综合作用的结果,在不
同自然条件下任何一种气候因子都有可能成为草地
产量的主要限制因素。
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(责任编辑 李 扬)
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