美國(guó)山核桃在祥云縣種植的氣候適應(yīng)性研究

閆生杰，章慧英，徐安倫

(1.云南省祥云縣氣象局，云南祥云 672100；2.云南省大理白族自治州氣象局，云南大理 671000；3.云南省大理國(guó)家氣候觀象臺(tái)，云南大理 671003)

美國(guó)山核桃又名薄殼山核桃、長(zhǎng)山核桃，是胡桃科山核桃屬植物。它原產(chǎn)美國(guó)和墨西哥北部，現(xiàn)以美國(guó)為中心產(chǎn)區(qū)，分布于世界5個(gè)洲的20個(gè)以上國(guó)家和地區(qū)，包括美國(guó)、墨西哥、意大利、法國(guó)、以色列、日本、中國(guó)等地，是世界重要的干果樹種之一[1]。美國(guó)山核桃是世界著名的優(yōu)良經(jīng)濟(jì)樹種，樹體高大，樹干通直，木材堅(jiān)固強(qiáng)韌，紋理致密，不易翹裂，適于制作運(yùn)動(dòng)器械、家具、地板等，其枝葉茂密、樹姿優(yōu)美，又是很好的城鄉(xiāng)綠化樹種。美國(guó)山核桃既可做果用，又可做材用，還可用于綠化，具有涵養(yǎng)水源、保持土壤、保護(hù)生物多樣性的功能。核桃根系能固定土壤，使山體保持穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，在雨季截留大量的雨水，減少雨水對(duì)地面的沖刷，削減洪水對(duì)山谷的沖擊，進(jìn)而減少地質(zhì)災(zāi)害。

云南省擁有得天獨(dú)厚的自然環(huán)境和氣候條件，2017年核桃種植面積達(dá)285.33萬hm2，產(chǎn)量102萬t，產(chǎn)值305億元，種植面積、產(chǎn)量、產(chǎn)值均居全國(guó)之首。1974年，云南省林業(yè)科學(xué)院首次將美國(guó)山核桃作為果樹引入云南，經(jīng)過30多年的努力，美國(guó)山核桃在云南引種成功，填補(bǔ)了中低海拔(800～1 600 m)地區(qū)缺乏適于大規(guī)模推廣且產(chǎn)品市場(chǎng)潛力大的干果樹種空白。祥云縣鹿鳴鄉(xiāng)利用得天獨(dú)厚的氣候資源，推廣種植了美國(guó)山核桃。2002年，祥云縣鹿鳴鄉(xiāng)引進(jìn)試種了10 hm2美國(guó)山核桃。2003年又從漾濞縣核桃研究站引入成年大樹進(jìn)行觀察研究[2]。近年來，祥云縣把美國(guó)山核桃列為高原特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，不斷加大投入力度，扶持和引導(dǎo)農(nóng)民因地制宜地發(fā)展種植業(yè)，種植面積和產(chǎn)量迅速發(fā)展，成為農(nóng)民脫貧致富奔小康的特色產(chǎn)業(yè)。鹿鳴鄉(xiāng)種植的美國(guó)山核桃殼薄易剝，核仁肥大，有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，并有補(bǔ)腦強(qiáng)身、降低血脂的功效。美國(guó)山核桃成為山區(qū)群眾的搖錢樹。筆者通過祥云縣美國(guó)山核桃種植生長(zhǎng)期的氣候條件，對(duì)美國(guó)山核桃種植的氣候適應(yīng)性開展研究，希望相關(guān)地區(qū)在有類似或接近的氣候條件時(shí)充分利用氣候資源，在耕地面積有限時(shí)開發(fā)荒山荒坡，開發(fā)熱區(qū)資源，發(fā)展特色經(jīng)濟(jì)林果，拓寬山區(qū)群眾增收致富渠道。

1 資料與方法

1.1研究地概況鹿鳴鄉(xiāng)位于祥云縣東南部，海拔高低錯(cuò)落，最高點(diǎn)海拔2 095 m，最低端雄里河谷海拔1 347 m，屬于典型的亞熱帶低熱河谷氣候。鹿鳴鄉(xiāng)光照充足，立體氣候明顯；年平均氣溫17.2 ℃，最熱月6月平均氣溫23.7 ℃，最冷月1月平均氣溫9.7 ℃。溫暖濕潤(rùn)，雨熱同季，年平均降雨量566.6 mm，平均相對(duì)濕度68%，無霜期255 d以上，森林覆蓋率為38.38%。土壤多為砂頁巖風(fēng)化形成的偏酸性砂壤土，土層深厚，有機(jī)質(zhì)含量豐富，適宜多種農(nóng)作物及經(jīng)濟(jì)林果。氣象災(zāi)害種類多，主要有干旱、洪澇、冰雹、大風(fēng)等。

截至2008年12月，祥云縣鹿鳴鄉(xiāng)已發(fā)展栽植美國(guó)山核桃73 500株，開始少量結(jié)果的達(dá)4 600株，成為最大的美國(guó)山核桃種植基地，為名副其實(shí)的云南省美國(guó)山核桃之鄉(xiāng)。目前，各階段種植的美國(guó)山核桃已逐步開始掛果。2017年，美國(guó)山核桃在鹿鳴鄉(xiāng)的種植面積增至580.2 hm2，當(dāng)年產(chǎn)量達(dá)10 000 kg。隨著美國(guó)山核桃種植規(guī)模越來越大，鹿鳴鄉(xiāng)投資建起了山核桃加工交易市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)、加工、交易一條龍，打通了生產(chǎn)基地、交易市場(chǎng)的大通道，產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

1.2數(shù)據(jù)來源選取1958—2017年祥云縣國(guó)家基本氣象站資料以及2007—2017年鹿鳴鄉(xiāng)多要素自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)，結(jié)合祥云縣農(nóng)業(yè)局提供的美國(guó)山核桃物候期觀測(cè)和美國(guó)山核桃品質(zhì)與產(chǎn)量情況進(jìn)行綜合分析。品種選用金華和紹興為主，日常管理按大田生產(chǎn)水平進(jìn)行。

隨著全球氣候的異常變化，核桃的物候特性在育種和栽培實(shí)踐中顯得尤為重要[3]。根據(jù)祥云縣園藝工作站對(duì)引種的美國(guó)山核桃所做的物候觀測(cè)和果實(shí)發(fā)育研究的結(jié)果，美國(guó)山核桃的物候期為3月下旬芽膨大，3月末—4月上旬開始抽發(fā)春梢，4月下旬—5月上旬為雄花期，4月下旬—5月中旬為雌花期，5月上中旬為幼果形成期，7月中旬—8月中旬為果實(shí)速長(zhǎng)期，成熟期在10月中旬—11月上旬，11月中旬為落葉期。整個(gè)生長(zhǎng)期為230～250 d，末花至果熟需150～160 d。美國(guó)山核桃觀測(cè)和記載的物候期主要有萌動(dòng)期、萌芽期、展葉期、新梢生長(zhǎng)期、雌花始期、雌花盛期、雌花末期、雄花始期、雄花盛期、雄花末期、果實(shí)成熟期、落葉期。

1.3分析方法數(shù)據(jù)通過GIS技術(shù)分析所獲取的日照信息，確定祥云縣年日照時(shí)數(shù)分布情況，即通過ArcGIS軟件對(duì)其衛(wèi)星影像圖上所標(biāo)的日照進(jìn)行轉(zhuǎn)換，處理形成直觀表達(dá)。通過分析軟件Microsoft Office Excel 2017 對(duì)氣溫、大風(fēng)等數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納統(tǒng)計(jì)分析，顯示時(shí)間尺度上的動(dòng)態(tài)變化。

2 結(jié)果與分析

2.1有利的氣候因子

2.1.1降水。水分管理是美國(guó)山核桃商業(yè)化種植園管理的關(guān)鍵技術(shù)，在根系生長(zhǎng)期、果實(shí)上漿期、果仁發(fā)育期和果莢開裂期出現(xiàn)水分脅迫，均會(huì)引起落果或僵果，甚至影響翌年產(chǎn)量[4]。6月下旬，雌花芽開始分化，此時(shí)期需要大量的養(yǎng)分和水分供應(yīng)，以滿足果實(shí)發(fā)育和花芽分化的需求，否則會(huì)影響下一年花芽數(shù)量。受季風(fēng)氣候影響，祥云縣夏半年(5—10月)雨熱同季，冬半年(11月—次年4月)干涼同季，多年平均降水量822.5 mm(圖1)。降水時(shí)間分布上對(duì)美國(guó)山核桃的生長(zhǎng)發(fā)育有利。

圖1 2007—2017年鹿鳴核桃種植基地平均降雨量的月變化Fig.1 Monthly variation of average rainfall in Luming walnut planting base during 2007-2017

散粉期如遇陰雨大風(fēng)，花序會(huì)提前脫落，對(duì)散粉和授粉起不良作用[5]。4—5月正值干季，鹿鳴鄉(xiāng)的美國(guó)山核桃雌雄花相繼開放，紹興品種為雌雄花同熟，金華品種為雄先型，減少了陰雨天氣對(duì)散粉的影響。7月中旬—8月下旬，美國(guó)山核桃進(jìn)入果實(shí)積累和果肉旺盛生長(zhǎng)期，在此階段缺水會(huì)加重生理落果，減少單果重。鹿鳴鄉(xiāng)7—8月處于主汛期，降雨量偏多。7—8月正值美國(guó)山核桃果實(shí)的迅速膨大期，保證了充足的水分供應(yīng)，使樹勢(shì)生長(zhǎng)強(qiáng)，葉片和果實(shí)大。

美國(guó)山核桃喜水又不耐水淹，在排水不良、土壤長(zhǎng)期積水的情況下，就會(huì)缺氧，造成根系腐爛，甚至整樹死亡。當(dāng)秋季降水過多時(shí)，會(huì)引起外果開裂，核殼內(nèi)的種皮變棕褐色，發(fā)霉，影響核果品質(zhì)。夏秋多雨，要注意水分供給的均衡性，及時(shí)開溝排水，防止出現(xiàn)裂果現(xiàn)象。

10月中下旬是美國(guó)山核桃的成熟期。當(dāng)果實(shí)青皮由綠轉(zhuǎn)黃，部分果實(shí)裂開，堅(jiān)果散落時(shí)，可以采收。10月雨季結(jié)束，果農(nóng)采收更加安全，對(duì)果實(shí)水分的蒸發(fā)和翻動(dòng)晾曬也有利。當(dāng)堅(jiān)果含水率降至4%以下時(shí)，可按堅(jiān)果大小，果仁飽滿程度分級(jí)收藏及銷售。

2.1.2溫度。美國(guó)山核桃是比較喜溫的樹種，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，一個(gè)周期達(dá)50～80年。從長(zhǎng)山核桃的自然分布和種植業(yè)分布看，長(zhǎng)山核桃喜歡相對(duì)較高的積溫[6]。溫度不僅對(duì)美國(guó)山核桃的生長(zhǎng)發(fā)育及生理活動(dòng)有明顯的影響，還影響到果實(shí)的品質(zhì)和產(chǎn)量。鹿鳴鄉(xiāng)多年平均積溫6 015.0 ℃·d，能滿足樹體生長(zhǎng)發(fā)育的需要，堅(jiān)果種仁飽滿。

一方面，在夏季美國(guó)山核桃需要較高的平均氣溫，有利于果實(shí)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累，使果實(shí)品質(zhì)好；另一方面，低溫也是制約美國(guó)山核桃產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要?dú)庀髼l件之一，影響核桃產(chǎn)量。經(jīng)歷冬季短暫的低溫可使山核桃打破休眠，有利于花芽分化，形成健康正常的花芽。鹿鳴11月中旬落葉后，鹿鳴12月—次年2月休眠期平均溫度9.7～12.0 ℃，極端最低氣溫-3.6 ℃，出現(xiàn)在12月(表1)，能夠滿足休眠期低溫的需冷量需求，對(duì)美國(guó)山核桃雌花的形成和芽的發(fā)育十分有利。當(dāng)溫度超過25.0 ℃時(shí)，會(huì)導(dǎo)致花粉敗育。當(dāng)空氣濕度超過85%時(shí)，即使已成熟的花粉也不能正常散出。4—5月鹿鳴正處干季，平均溫度18.4～21.5 ℃，相對(duì)濕度55%～61%，結(jié)合授粉樹的合理搭配，可有利?；ū９?。

2.1.3光照。美國(guó)山核桃光合能力較強(qiáng)，其光飽和點(diǎn)相對(duì)偏高，光能的利用范圍較廣，表明美國(guó)山核桃為喜光植物，應(yīng)選擇光照充足的地方進(jìn)行栽培[7-8]。新梢生長(zhǎng)發(fā)育、花芽形成質(zhì)量與數(shù)量、果實(shí)的大小和品質(zhì)都與光照時(shí)間和強(qiáng)度有直接關(guān)系。鹿鳴鄉(xiāng)大氣透明度好，空氣清新污染少，太陽光能資源豐富。豐富的光照資源對(duì)形成美國(guó)山核桃的優(yōu)良品質(zhì)起重要的作用。祥云縣年平均日照時(shí)數(shù)為2 409 h，年平均日照百分率為54%，年平均太陽總輻射為6 360.1 MJ/m2，年平均光合有效輻射為3 092.2 MJ/m2，光能資源豐富(圖2)，是發(fā)展美國(guó)山核桃林業(yè)的理想地區(qū)。

進(jìn)入盛果期后，更需要有充足的光照條件，全年日照條件要求在2 000 h以上才能保證正常的生長(zhǎng)發(fā)育。特別是雌花開放期，若光照充足，坐果率就高；若遇陰雨、低溫，則會(huì)造成大量落花落果。鹿鳴鄉(xiāng)4月上旬—5月上旬雌花開放期正值干季，日照可以保證光合作用和樹體生長(zhǎng)，對(duì)提高坐果率有利。

表1 2007—2017年鹿鳴鄉(xiāng)逐月及全年平均氣溫

圖2 祥云縣年日照時(shí)數(shù)分布(單位：h)Fig.2 Distribution of annual sunshine hours in Xiangyun County

美國(guó)山核桃樹體高大，生產(chǎn)中應(yīng)注意栽培密度和適當(dāng)修剪，不斷改善樹冠的通風(fēng)透光條件。隨著樹齡的增加，樹體之間互相遮掩，當(dāng)林下地面蔭蔽度達(dá)80%以上時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)結(jié)果部位上移、大小年明顯、空癟粒增加等，此時(shí)就需要部分伐除或移栽，減小林分密度。

2.2主要?dú)庀鬄?zāi)害及防范對(duì)策

2.2.1干旱。祥云縣多年平均降水量822.5 mm，是云南省有名的老旱區(qū)，干旱是最常出現(xiàn)的氣象災(zāi)害。干旱缺水會(huì)嚴(yán)重影響美國(guó)山核桃的生長(zhǎng)和結(jié)實(shí)。壯果期遇干旱，如得不到灌溉，則會(huì)大量落果，其果實(shí)空癟粒會(huì)非常高[7]。

2009—2015年鹿鳴鄉(xiāng)連續(xù)7年干旱少雨，年降水量在479～636 mm。對(duì)于春季干旱和新植幼樹缺水的地點(diǎn)，可根據(jù)墑情適時(shí)灌溉。為了提高抵御旱災(zāi)的能力，在林地規(guī)劃和建設(shè)時(shí)，要充分考慮水分平衡的管理，選擇靠近水源或具有灌溉條件的地方。加強(qiáng)灌溉系統(tǒng)的建設(shè)，林地上建噴灌系統(tǒng)，在溪水流經(jīng)的低凹處挖水塘，對(duì)可能出現(xiàn)的干旱可起到緩沖作用。另外，可套種綠肥，防止水分蒸發(fā)。

2.2.2冰雹。夏季是祥云縣冰雹多發(fā)的季節(jié)。冰雹輕則打傷美國(guó)山核桃的表面，造成疤痕，降低果實(shí)價(jià)值；重則直接打落果實(shí)，造成減產(chǎn)。2010年8月4日，鹿鳴鄉(xiāng)出現(xiàn)短時(shí)大風(fēng)伴隨強(qiáng)降雨冰雹的極端天氣，災(zāi)害持續(xù)時(shí)間達(dá)15 min左右，同時(shí)還伴有大風(fēng)，此次災(zāi)害造成美國(guó)山核桃受災(zāi)。

冰雹的防治主要是采用人工消雹，通過雷達(dá)和衛(wèi)星云圖監(jiān)測(cè)，在冰雹云尚未完全形成時(shí)，人工使冰雹云消散。鹿鳴鄉(xiāng)建設(shè)了人工影響天氣固定作業(yè)點(diǎn)，開展人工防雹增雨作業(yè)，可防止冰雹對(duì)農(nóng)作物的危害。

2.2.3低溫霜凍。當(dāng)源于極地、西伯利亞冷空氣勢(shì)力較強(qiáng)時(shí)，隨北支西風(fēng)氣流南下并翻越青藏高原東部以偏西路徑進(jìn)入祥云縣，或從新疆經(jīng)秦嶺過四川盆地沿滇東北向西推進(jìn)以偏東路徑入侵，都會(huì)形成冷鋒寒潮天氣。近年來，在美國(guó)山核桃的芽萌動(dòng)和花期，由于溫度的冷暖交替急劇，使美國(guó)山核桃易遭受溫度變化的影響，特別是寒潮、倒春寒等低溫災(zāi)害造成的危害較大。

美國(guó)山核桃一般在3—4月抽發(fā)春梢和開花，營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)相互重疊，代謝旺盛，是栽培管理的關(guān)鍵時(shí)期[3]。此時(shí)正值云南“倒春寒”頻繁發(fā)生時(shí)期。2007年4月上中旬，祥云縣陰雨日數(shù)偏多，10—13日日平均氣溫連續(xù)低于11.0 ℃，發(fā)生了嚴(yán)重的“倒春寒”天氣，對(duì)美國(guó)山核桃的開花授粉和花的發(fā)育影響較大。

低溫霜凍的防治主要是注意收聽天氣預(yù)報(bào)，在重霜凍來臨前可采用霜前泡水、聯(lián)防薰煙、覆蓋防霜等方式。冬春季節(jié)晝夜溫差大，常出現(xiàn)核桃樹凍害的情況，可以將樹干涂白，能防寒防凍、防止日灼，減少病蟲危害。

2.2.4大風(fēng)。大風(fēng)是祥云縣局地性的氣象災(zāi)害，8級(jí)以上的大風(fēng)每年都發(fā)生，以西南風(fēng)為主。祥云縣年平均風(fēng)速3.9 m/s，年平均大風(fēng)日數(shù)30.8 d，年最多大風(fēng)日數(shù)達(dá)79 d。大風(fēng)的分布特點(diǎn)為冬春(2—4月)多、夏秋(8—10月)少，常以驟然而起的短時(shí)大風(fēng)形成的危害居多。

4月中旬開始雄花期，當(dāng)花序少又遇大風(fēng)天氣時(shí)，雄花序會(huì)提前脫落，對(duì)散粉和授粉起不良作用[7]。生長(zhǎng)在迎風(fēng)坡面上的美國(guó)山核桃樹，由于風(fēng)的頻繁有力，影響到樹體的發(fā)育和開花結(jié)果。選地及栽培時(shí)應(yīng)加以注意。在背風(fēng)向陽的地方建核桃園是首選。在坡地風(fēng)口處的核桃園，合理種植防風(fēng)林帶，對(duì)防范大風(fēng)有一定的保護(hù)作用。

3 結(jié)論

通過對(duì)祥云縣域內(nèi)種植美國(guó)山核桃16年的氣象資料分析，得到了適宜種植美國(guó)山核桃的氣候條件，即年平均氣溫在17.0 ℃左右，極端最低氣溫-3.6 ℃以上，平均年降雨量567 mm以上，年日照時(shí)數(shù)2 000～2 409 h。此外，在推廣美國(guó)山核桃種植時(shí)，需要選擇海拔低于1 700 m，緩坡地、土層深厚、肥力中上、灌溉和交通便利的區(qū)域。今后的生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)重點(diǎn)應(yīng)在以下3個(gè)方面開展：①進(jìn)一步合理引進(jìn)優(yōu)良品種，加強(qiáng)我國(guó)的品種選育工作，為生產(chǎn)應(yīng)用提供良好的基礎(chǔ)；②研究開發(fā)嫁接技術(shù)，保證良種苗木的標(biāo)準(zhǔn)化；③開展早實(shí)豐產(chǎn)配套技術(shù)的研究，為美國(guó)山核桃適生地區(qū)的大面積推廣做技術(shù)上的準(zhǔn)備[9-11]。預(yù)計(jì)在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，美國(guó)山核桃具有廣闊的市場(chǎng)前景和發(fā)展?jié)摿?。大力發(fā)展美國(guó)山核桃種植業(yè)，對(duì)調(diào)整山區(qū)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)、實(shí)施退耕還林工程、培植山區(qū)新型綠色產(chǎn)業(yè)、綠化美化山區(qū)、改變其生態(tài)環(huán)境有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。