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章古臺位于我國四大沙地之一的科爾沁沙地東南邊緣，是對氣候變化和人類活動影響最為敏感的地區(qū)，也是我國北方典型的農牧交錯帶和典型的沙漠化地區(qū)。干燥度指數(shù)是在氣候變化、干旱化、荒漠化等研究中經(jīng)常涉及的氣候指標之一，尤其是在中緯度的干旱—半干旱地區(qū)，干旱化、荒漠化等與氣候變化息息相關的諸多研究，都與干燥度指數(shù)的計算和表達存在著千絲萬縷的聯(lián)系［1］。干燥度又多以降水量為基礎，本文試通過章古臺地區(qū)降水分布規(guī)律和deMartonne干燥度、Kira干燥度指數(shù)、Selianinov干燥度在章古臺地區(qū)的表達值闡述章古臺地區(qū)氣候狀況與當?shù)?a href="http://www.east68.cn/a/lunwenziliao/zirankexue/nongye/2012/0725/10067.html" target="_blank">植被的相互關系。   1章古臺地區(qū)降水的時空分布   降水是土壤—植物—大氣連續(xù)體中水分的主要來源，是植物維持生長的重要物質基礎。在人工植被穩(wěn)定體系中，當固沙植物可利用的土壤含水量多寡成為建立可持續(xù)防護體系，有效控制沙漠入侵的主要限制因子時，應用多年觀測資料對降水特征做理論分析，有助于理解其對荒漠生態(tài)系統(tǒng)的影響功能［2］。降水數(shù)據(jù)來自于章古臺大一間氣象點，并結合多年氣象資料進行分析。   1．1章古臺地區(qū)降水量年際變化   表1為章古臺大一間氣象點1983—2010年降水量和降水距平百分率，28年間年平均降水量469.4mm，最大值689．2mm(2010年)，最小值285．9mm(2008年)。降水距平百分率反映了某時段降水量相對于同期平均狀態(tài)的偏離程度。國家氣象中心以降水距平百分率為衡量干旱的主要指標做的旱澇等級見表2。由表1可以很清楚地看到降水距平的變化:很多相鄰年份的降水距平變化幅度都很大，降水距平變化幅度特別大的相鄰年份有2009—2010年(85.9%)，相鄰年份的降水距平相差在50%左右的有1984—1985年(44.8%)、1995—1996年(45.9%)、2005—2006年(47．1%)和2008—2009年(49.2%)。可以看出，沙區(qū)的降水量年際分布不均勻，這對植樹造林、生態(tài)修復都有影響。1999—2002年更是出現(xiàn)了罕見的連續(xù)4年干旱。年降水量變率加大，不確定性加大。   1．2章古臺地區(qū)降水量月際分配特征   從表3中可以看出，該地區(qū)降水主要集中在6、7、8月，其中最高月份是7月份，其次是8月、6月。章古臺地區(qū)大部分植物在5月初開始長葉，進入10月開始枯黃，多雨季節(jié)正是植株生長的季節(jié)。表31983—2010年時段月均降水量通過多年觀測研究分析，在雨季連續(xù)降水日數(shù)在減少，連續(xù)無降水日數(shù)明顯增加，這就增加了干旱發(fā)生的概率。當?shù)睾禐陌ù汉怠⒎岛颓锖?秋吊)。春旱是4月中下旬到6月上旬，伏旱發(fā)生頻率較小且多帶局部性，一般出現(xiàn)在6月下旬—8月中旬。秋吊指發(fā)生在8月下旬—9月上旬的干旱。從表4可看出章古臺地區(qū)主要表現(xiàn)出伏旱、秋吊2種旱災形式。由表4可以看出，章古臺地區(qū)出現(xiàn)伏旱的年份有1996年、2000年、2002年、2006年、2007年和2009年。章古臺地區(qū)出現(xiàn)秋吊的年份有1996年、1999年、2001年、2002年、2007年和2009年。而在1996年、2002年、2007年、2009年伏旱、秋吊同時出現(xiàn)，造成了這4個年份造林成活率嚴重降低，影響了植被恢復。   1．3地下水位與降水量、林齡的關系   降水是沙區(qū)土壤水分及水資源的惟一來源，降水決定土壤水分及水資源的時空分布，與地形、地貌、土壤因子共同作用決定地帶性和非地帶性植被分布規(guī)律及生物生產(chǎn)力。在章古臺大一間布置地下水位觀測井1處，采用人工觀測法，觀測時間為全年12個月，每月1日、15日觀測地下水水位，從1999年4月至2010年12月已連續(xù)觀測11年。觀測結果見表5。降水量是影響地下水位變化的主要環(huán)境因子。由表5可知，隨著降水量的減少，地下水位呈現(xiàn)出下降趨勢。地下水位變化滯后于降水變化。趙哈林等研究了東北西部沙地近20年地下水位變化動態(tài)及其成因分析認為，地下水位的年際變化和降水量密切，但有滯后1～2年的現(xiàn)象［3］。朱教君等對科爾沁沙地南緣的大青溝和章古臺地區(qū)地下水埋深研究得出，地下水埋深表現(xiàn)為疏林草地(大青溝地區(qū))＜(章古臺地區(qū))衰退后皆伐地和草地＜林齡較小樟子松人工純林＜林齡較大樟子松人工純林。在章古臺地區(qū)，不同植被覆蓋與林齡也直接影響地下水埋深［4］。   1．4降水量與造林成活率、樹木健康狀況關系   1971年彰武縣因春旱，造林成活率僅50%～60%，比常年低20～30個百分點，當年5—6月土壤干沙層達0．7～1．2m，造成許多幼林干枯。1967年夏季，章古臺附近的落葉松試驗林因干旱死亡率達40%。1999—2002年嚴重干旱年份，造林成活率明顯下降，只有20%～30%，嚴重地塊不到10%。1993、2004、2005年造林成活率較高主要是因為這幾年5、6、7月份降雨量較大且較集中，2003年秋季降雨量較大，為2004年春季奠定了良好的墑情基礎。2006、2007年分別遭遇伏旱和春旱，造林成活率、保存率相應降低。2008年和2010年降水充沛，造林成活率均達到97%以上。2007年6月通過對章古臺三家子土壤濕度測試，0～100cm土層土壤濕度大于2%時草本植物能生長正常，當土壤濕度小于2%時，草本植物出現(xiàn)萎蔫現(xiàn)象。   連續(xù)的多年干旱(1999—2002年)，會對植被建設造成重大損失。楊樹是科爾沁沙地的主要造林樹種，1999—2002年期間普遍出現(xiàn)干枯死亡現(xiàn)象，當?shù)貤顦淇菟缆蔬_8%～33%，因為干旱提前更新的林分達15%～20%［5］。樟子松生長量受到明顯的影響，沙丘上部林分樹高生長量僅為5～7cm，沙丘下部為13～15cm［5］，林分密度大的中成熟林樹枝出現(xiàn)干枯，部分林木有枯死現(xiàn)象，整個林分呈現(xiàn)衰退現(xiàn)象。在采取清除病死樹及間伐后，并在降水好轉后(2003—2005年)，樟子松樹木生長勢逐漸恢復，由生長緩慢到生長正常，2006、2007年達到正常健康狀態(tài)。   在干旱年份，地下水位急劇下降，是致使樟子松無法利用地下水，并導致其衰退的主要原因［4］。已有研究表明，沙地造林不但要注意造林的當前，還應考慮到造林后的長遠。章古臺地區(qū)20世紀50年代后期開始營造樟子松、油松等針葉樹為主的片林，達666．7hm2，當時該地地下水位0．7～0．8m(雨季有的丘間低地地表甚至有積水)，水分條件很好，林木生長過程中還進行過間伐撫育。歷時多年林木消耗水分逐漸增多，至1980年，地下水位下降至2m左右。自20世紀70年代以來，林木高生長趨于緩慢，表明降雨較多的草原地帶沙地造林，非但喜濕的楊柳類喬木不宜大面積成片營造，甚至比較耐旱的針葉樹喬木林亦必須適當控制［6］。#p#分頁標題#e#   2三種干燥度指數(shù)概述   干燥度指數(shù)(Aridityindex，AI)，在此特指氣候干燥度，是表征一個地區(qū)干濕程度的指標［1］。這里只介紹3種。   2．1deMartonne干燥度   deMartonne干燥度是利用溫度與降水這2個氣候因子來計算的。因其計算簡單，指標明確，與植被和水分對應性強，所以經(jīng)常用在氣候區(qū)劃上。deMartonne(1926)提出了一種簡單的干燥度計算方法:IdM=P/(T+10)式中，IdM即deMartonne干燥度，P為年平均降水量(mm)，T為年平均溫度值(℃)。deMartonne干燥度值小于10，表明嚴重干旱，河流斷流，農作物需要強制人工灌溉;干燥度值在10～30之間，表明中等干旱，河流暫時性有水，流量中等，植被類型為草原;干燥度大于30，表明氣候濕潤，河流常年有水，不斷流，且水量充足，植被類型為森林［7］。   2．2Kira干燥度   Kira(吉良龍夫)的干燥度是以降水與溫暖指數(shù)的比值來表示的，其計算公式為:當WI=0～100℃•月－1時，k=P/(WI+20)當WI＞100℃•月－1時，k=2P/(WI+140)式中:k為Kira干燥度;P為年降水量;溫暖指數(shù)(WI)是采用月平均氣溫高于5℃的總和，作為植物生長的熱量條件，即:WI=∑(t－5)(t:大于5的月均溫)［1，7］   2．3Selianinov干燥度   謝良尼諾夫在1937年提出的一經(jīng)驗公式，也是利用溫度與降水量計算干燥度。我國科學家根據(jù)我國的實際情況經(jīng)過大量推算，修正后的謝良尼諾夫公式為:K=0．16×(全年≥10℃的積溫)/(全年≥10℃期間的降水量)其中，K為干燥度。中國科學院自然區(qū)劃工作委員會(1959)的中國氣候區(qū)劃即根據(jù)謝氏干燥度進行的。用16．0等值線作為極干旱與干旱區(qū)的分界，用4．0等值線作為干旱與半干旱區(qū)的分界線，用1．5等值線作為干旱亞濕潤與半干旱區(qū)的分界指標，用1．0等值線作為濕潤與干旱亞濕潤區(qū)的分界線［7，8］。   3章古臺地區(qū)3種干燥度指數(shù)表達值   表6采用的氣象數(shù)據(jù)均來自章古臺大一間氣象點。從表6研究結果可知，章古臺地區(qū)是典型的亞濕潤半干旱區(qū)，半濕潤成分偏多，半干旱部分偏少。deMartonne干燥度指數(shù)和Kira干燥度指數(shù)有降低趨勢，謝氏干燥度指數(shù)有升高趨勢，這都是氣候變干旱、變惡劣的表現(xiàn)，該地區(qū)有從半濕潤半干旱向半干旱半濕潤轉變的傾向。下面對不同干燥度指數(shù)對應的氣候類型分別進行分析。表7研究結果顯示，28年間章古臺地區(qū)deMar-tonne干燥度指數(shù)區(qū)間為16．7～43．1，平均值為28.2。有42．9%的年份是濕潤年份，有57．1%的年份是半濕潤半干旱年份。表8研究結果表明，28年間章古臺地區(qū)Kira干燥度指數(shù)區(qū)間為2．8～7.1，平均值為4．6，溫暖指數(shù)范圍為74．3～90．0℃•月－1。有67．9%的年份是半濕潤年份，有32．1%的年份是半干旱年份。我國溫帶草原和溫帶荒漠的Kira干燥度指數(shù)分別為3～8和0．7～2．9，溫暖指數(shù)分別為40～80和64～90℃•月－1［7］。從章古臺地區(qū)Kira干燥度指數(shù)值可確定章古臺地區(qū)屬于草原和荒漠的交替地帶。由表9研究結果可知，28年間章古臺地區(qū)謝氏干燥度指數(shù)區(qū)間為0．8～2．1，平均值為1．3。有28．6%的年份是濕潤年份，有42．9%的年份是半濕潤年份，有28．6%的年份是半干旱年份。北魏以前以及北魏至金代時期科爾沁沙地的植被類型在總體上屬于草甸草原、疏林草原和森林草原相間分布的類型［9，10］。綜合考慮歷史及理論因素，章古臺地區(qū)植被建設和生態(tài)修復都應以草甸草原、疏林草原和森林草原為發(fā)展方向。［11］   4結論與討論   4．1章古臺地區(qū)在1983—2010年28年間，年平均降水量469．4mm，最大降水量689．2mm，最小降水量285．9mm。降水主要集中在6、7、8月，其中7月份最高，其次是8月、6月。章古臺地區(qū)的土壤性質決定了當?shù)夭慌聺常慌潞怠＝邓渴怯绊懙叵滤坏闹饕蜃樱钦鹿排_地區(qū)植被建設和生態(tài)修復的主要限制因子。   4．2章古臺地區(qū)deMartonne干燥度指數(shù)區(qū)間16．7～43．1，平均值28．2;Kira干燥度指數(shù)區(qū)間2．8～7.1，平均值4．6;謝氏干燥度指數(shù)區(qū)間0．8～2．1，平均值1．3。deMartonne干燥度指數(shù)和Kira干燥度指數(shù)有降低趨勢，謝氏干燥度指數(shù)有升高趨勢。通過3種干燥度表達值，章古臺地區(qū)是典型的亞濕潤干旱區(qū)，半濕潤成分偏多，半干旱成分偏少。   4．3現(xiàn)在章古臺地區(qū)植被類型多為森林，且以樟子松和楊樹為主導，成片的防風固沙林為主。從歷史和理論兩大因素綜合考慮，章古臺地區(qū)植被建設和生態(tài)修復都應向草甸草原、疏林草原、森林草原發(fā)展，避免特殊年份(持續(xù)干旱年份)林分衰退現(xiàn)象再次出現(xiàn)。應推廣生態(tài)、經(jīng)濟效益高的農田防護林模式與林農模式。