伊朗中北部牧场植物产量的估算：重点关注对降水阈值的响应

《Rangeland Ecology & Management》：Estimation of Plant Production in North-Central Rangelands of Iran: Emphasis on Response to Precipitation Thresholds

本研究基于伊朗中北部草原2005-2015年有效降水量数据，分析7种主要植物及一年生植物的牧草产量与降水、温度的关系，建立最优多元回归模型预测产量。结果表明，年牧草产量平均57.71 kg·ha?1，固沙先锋植物Z. eurypterum产量波动最小（16.1-18.4 kg·ha?1），而一年生植物变异系数高达79%。最佳模型选用4月降水及4-5月温度，预测误差仅0.19，解释变异率达98%。研究为干旱管理、载畜量评估及草地优化管理提供依据。

　　在干旱和半干旱地区，植被的分布与生长状况深受降水模式的影响。这些地区通常降水稀少，而蒸发作用强烈，导致土壤水分供应不足，成为植物生长的主要限制因素。因此，理解降水变化如何影响植被生产力，对于优化草地管理、评估生态系统的稳定性以及制定应对干旱的策略具有重要意义。本研究聚焦于伊朗半北方的草地，分析了过去十年（2005–2006至2014–2015）期间的有效降水与草地生产力之间的关系，探讨了不同植物种类在降水阈值和季节变化下的响应差异。

在过去的十年中，降水的时间分布呈现出一定的规律性。研究发现，降水主要集中在每年的二月到四月，而夏季则出现降水的最低值。这一模式表明，春季降水对植被的生长和生产力起到了关键作用。例如，在2006–2007年水年中，总降水量达到150.9毫米，其中春季降水占79.8毫米，是全年降水的峰值。相反，在2007–2008年水年中，总降水量下降至68.8毫米，且冬季降水出现明显减少，进一步凸显了降水季节分布对植被生长的直接影响。

在这些研究中，还发现植物种类的生长形式、根系结构以及生理特征对降水的利用方式存在显著差异。例如，某些植物种类可能在生长季节前依赖土壤中储存的水分，而另一些则可能在生长季节期间对降水的依赖程度更高。这种差异使得不同植物种类在面对降水变化时表现出不同的反应模式，进而影响整体的草地生产力。因此，仅凭总降水量并不能全面反映植物的实际水分需求，而有效降水的概念则有助于更精确地评估降水对植被的贡献。

本研究的重点在于通过引入有效的降水阈值，建立一个能够更准确预测草地生产力的模型。通过分析不同植物种类在特定降水阈值下的响应，研究者发现，某些植物种类的生产力波动较小，如*Zygophyllum eurypterum*，其年生产力范围在16.1至18.4千克/公顷之间，表现出较强的稳定性。而一些一年生植物的生产力则波动较大，其变异系数甚至高达79%。这表明，不同植物种类对降水变化的敏感性存在显著差异，且在不同的降水条件下，其生产力可能受到不同程度的影响。

在建立模型的过程中，研究者采用了多元回归分析的方法，以确定哪些气候变量对草地生产力的影响最为显著。通过比较不同变量之间的相关性，研究发现，四月的降水量和四月至五月的气温对一年生植物的生产力具有较高的预测能力。该模型的相对均方根误差（RRMSE）为0.19，能够解释98%的生产力变化，且其统计显著性（P值<0.01）表明其具有较高的可靠性。这一结果为预测一年生植物的生产力提供了新的视角，同时也为草地管理提供了重要的依据。

此外，研究还发现，对于总草地生产力的预测，以三月至六月期间的降水量超过5毫米作为变量，能够获得较为准确的模型。该模型在校准阶段的决定系数（R）为0.92，而在验证阶段的相对均方根误差（RRMSE）为0.07，表明其具有较高的稳定性和预测能力。这一发现表明，降水的时间分布和季节变化对草地生产力的影响具有重要意义，尤其是在干旱和半干旱地区，降水的季节性波动可能成为影响植被生长的关键因素。

本研究的结果不仅有助于理解降水如何影响植被的生长和分布，还为草地管理提供了重要的参考。通过分析不同植物种类在特定降水条件下的生产力变化，可以更好地评估草地的承载能力，制定合理的放牧策略，从而在一定程度上减少干旱对草地生产力和当地经济的影响。此外，这些结果还可以用于预测未来降水模式变化对草地生产力的潜在影响，为应对气候变化带来的挑战提供科学支持。

在干旱和半干旱地区，气候变化对降水模式的影响尤为显著。降水的减少或不稳定性可能导致植被覆盖度下降，进而影响整个生态系统的功能。例如，干旱会减少植物的生长和产量，影响放牧业的发展，同时也可能改变植被的组成和结构。因此，建立一个能够准确反映降水变化对草地生产力影响的模型，对于制定有效的管理措施具有重要意义。通过识别不同植物种类对降水的敏感性，研究者可以更好地理解草地生态系统的动态变化，并为未来的生态管理提供科学依据。

本研究的结果表明，降水的季节分布和变化对草地生产力具有重要影响。特别是在生长季节前后，降水的变化可能对植物的生长和生产力产生更为直接的作用。例如，研究发现，三月至六月期间的降水对总草地生产力的影响最大，这可能与该时间段内植物生长所需的水分供应密切相关。因此，在制定草地管理策略时，需要特别关注这些关键时期的降水变化，以确保植物能够获得足够的水分支持。

同时，研究还强调了非生长季节降水的重要性。在干旱和半干旱地区，由于生长季节期间的降水往往不足以满足植物的水分需求，植物可能依赖非生长季节期间的降水来维持其生长活动。这种现象表明，降水的时间分布不仅影响生长季节的生产力，还可能对非生长季节的植物存活和生长产生深远影响。因此，在评估草地生产力时，需要综合考虑生长季节和非生长季节的降水变化，以获得更全面的分析结果。

在研究过程中，还发现降水的频率和分布对土壤水分的供应具有重要影响。例如，研究发现，降水的频率和季节分布可以显著影响草地的生产力和植被组成。这表明，降水的模式变化不仅影响植物的生长，还可能改变整个生态系统的结构和功能。因此，在应对气候变化带来的降水模式变化时，需要采取综合性的管理措施，以确保草地生态系统的稳定性和可持续性。

本研究的结果表明，通过引入有效的降水阈值，可以更准确地预测草地生产力的变化。这一方法不仅提高了模型的预测能力，还为草地管理提供了更科学的依据。通过分析不同植物种类在不同降水条件下的生产力变化，研究者可以更好地理解草地生态系统的动态变化，并为未来的生态管理提供指导。此外，这些结果还可以用于评估干旱对草地生产力的潜在影响，为制定应对干旱的策略提供支持。

在实际应用中，这些研究成果可以为草地管理提供重要的参考。例如，通过了解不同植物种类对降水的敏感性，可以优化放牧策略，提高草地的利用效率，同时减少对植被的过度利用。此外，这些结果还可以用于评估草地的承载能力，确保放牧活动不会超出草地的生态承载极限。通过预测未来降水模式的变化，研究者可以提前制定应对措施，以减少干旱对草地生产力和当地经济的影响。

综上所述，本研究通过分析降水模式和温度变化对草地生产力的影响，为干旱和半干旱地区的草地管理提供了重要的科学依据。研究发现，降水的季节分布和变化对植物的生长和生产力具有重要影响，而不同植物种类对降水的敏感性存在显著差异。因此，在制定草地管理策略时，需要综合考虑这些因素，以确保草地生态系统的稳定性和可持续性。同时，研究还强调了有效降水的概念，指出仅凭总降水量无法全面反映植物的实际水分需求，而有效降水的引入可以提高模型的预测能力和准确性。这些发现不仅有助于优化草地管理，还为应对气候变化带来的挑战提供了科学支持。