新疆溫宿核桃生長關(guān)鍵期氣象指標(biāo)及氣象災(zāi)害影響

劉海蓉，謝倫勝，谷玉東，吳 芳，陳 平

（阿克蘇地區(qū)氣象局，新疆 阿克蘇843000）

核桃是世界著名四大干果（核桃、扁桃、腰果、榛子）之一，是經(jīng)濟、生態(tài)和社會效益較高的干果，屬溫帶落葉喬木，喜溫，喜光，比較能耐干燥氣候[1]。由于核桃生長周期很長，7 a 左右才逐漸進(jìn)入盛果期，其生長受地理氣候因素的制約。核桃生長過程主要發(fā)育期為萌芽、展葉、開花座果、果實生長和休眠期[1-7]，核桃生長期間受氣象條件影響較大，光、溫、水氣象條件的綜合作用對不同核桃發(fā)育階段直接產(chǎn)生有利或不利的影響，因此，分析核桃生產(chǎn)能力與溫度等氣象因子和沙塵、低溫等氣象災(zāi)害的關(guān)系，以期趨利避害，達(dá)到增產(chǎn)豐產(chǎn)的目的。

2004 年，新疆阿克蘇地區(qū)建設(shè)了以核桃、紅棗、蘋果等為主的環(huán)塔里木盆地優(yōu)質(zhì)特色林果基地，特色林果業(yè)迅速發(fā)展，截止2015 年阿克蘇地區(qū)核桃種植面積達(dá)到1.23×105hm2，占阿克蘇地區(qū)林果種植面積的41.1%。阿克蘇地區(qū)核桃種植區(qū)主要在溫宿縣，溫宿縣核桃種植面積為4×104hm2，占阿克蘇地區(qū)核桃種植面積的33%左右，為阿克蘇地區(qū)核桃種植面積最大的縣。該縣農(nóng)民核桃收入已占到當(dāng)年農(nóng)民純收入的21%，核桃種植業(yè)已成為核桃主產(chǎn)縣（市）促進(jìn)農(nóng)村農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展、農(nóng)民可持續(xù)增收的優(yōu)勢主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。在全球氣候變暖的同時，氣象要素的波動性也在不斷加劇。近年來，溫宿縣極端天氣氣候事件頻發(fā)，持續(xù)降水、春夏季高溫、大風(fēng)浮塵和冬季低溫等氣候事件時常發(fā)生，使當(dāng)?shù)睾颂也煌L時期遭遇不同氣象災(zāi)害，一定程度上制約了核桃產(chǎn)業(yè)發(fā)展和農(nóng)民經(jīng)濟收入的增加。

果樹產(chǎn)業(yè)作為林業(yè)生產(chǎn)的重要組成部分，為我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟建設(shè)做出了重要貢獻(xiàn)，國內(nèi)農(nóng)業(yè)氣象研究者對果樹與氣象條件的關(guān)系方面做了一定工作，陸續(xù)開展過相關(guān)研究工作，如甘肅楊小利[2]對平?jīng)鍪刑O果花期凍害農(nóng)業(yè)保險風(fēng)險等級進(jìn)行了分析評估，確定了蘋果花期凍害農(nóng)業(yè)保險的風(fēng)險等級；陜西李美榮等[3]對陜西蘋果產(chǎn)區(qū)連陰雨氣象災(zāi)害指數(shù)進(jìn)行了分級、評價，得出氣象災(zāi)害指數(shù)；張磊等[4]分析我國北方主要蘋果產(chǎn)區(qū)澳洲青蘋與氣象因子的影響得出，氣溫、降水、日照時數(shù)和相對濕度是影響蘋果品質(zhì)最主要的氣象因子，并認(rèn)為成熟前的7、8、9 月最為關(guān)鍵。新疆的農(nóng)業(yè)氣象工作者也開展了不少相關(guān)研究工作，吉春容等[5]歸納了新疆特色林果凍害的成因和影響；李海燕等[6]分析了2000 年以來庫爾勒市果樹凍害氣象條件，從低溫天氣前期氣候特征、低溫強度及持續(xù)時間、積雪、地溫、凍土深度等方面對庫爾勒2000 年以后的2 次果樹凍害天氣進(jìn)行了綜合分析；艾尼瓦爾·依沙木丁等[7]針對核桃抽干的氣象因子進(jìn)行了分析，得出核桃抽干氣象指標(biāo)；阿克蘇地區(qū)也分析得出了果樹抽條的氣象成因分析及預(yù)防措施[8]。目前國內(nèi)關(guān)于核桃全生育期間氣象條件利弊的分析研究相對偏少。

鑒于上述原因，本文從氣象角度出發(fā)，重點研究溫宿縣核桃農(nóng)業(yè)氣象生育指標(biāo)及氣象災(zāi)害的影響，著重分析溫宿核桃整個生長過程中不利氣象條件對核桃不同發(fā)育階段生長及對產(chǎn)量的影響，總結(jié)核桃整個生長期間的氣象條件利弊，得出核桃全生育期生長的氣象指標(biāo)，并對核桃氣象災(zāi)害進(jìn)行評估，以便在核桃生產(chǎn)中提供科學(xué)有效的氣象服務(wù)，為核桃生產(chǎn)提供決策依據(jù)，將氣象災(zāi)害的損失降至最低，更好地推動地區(qū)核桃產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

1 資料及方法

本文研究的核桃品種為溫185，為溫宿主栽核桃品種之一，其早熟且皮薄，農(nóng)戶經(jīng)濟效益顯著，深受廣大用戶喜愛，故種植面積大。阿克蘇地區(qū)自2000 年開始大力發(fā)展林果業(yè)，而且近年來隨氣候變暖的趨勢核桃物候期變化較大，所以核桃物候期分析從2000—2016 年，相應(yīng)選取溫宿氣象站2000—2016 年日均溫、最低氣溫、最高氣溫、降水、日照時數(shù)等資料進(jìn)行統(tǒng)計分析。物候期為溫宿局氣象局的多年觀測值，文中提到的物候期均為始期到末期的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 核桃生長物候期的差異變化

核桃全年物候期主要有萌芽、展葉、開花座果、果實生長、落葉和休眠期，各物候期因栽培地區(qū)、品種和類型以及年度氣候變化而有差異。氣溫尤其是年活動積溫是影響物候期的主要因子。經(jīng)研究多數(shù)樹種在日平均氣溫3 ℃作為活動積溫起點[8]，則溫宿縣核桃各物候期的多年平均活動積溫和日期見表1。

表1 溫宿縣2000—2016 年核桃生長物候期及氣象條件的變化

分析2000—2016 年共17 a 核桃主要物候期花芽膨大期、展葉期、開花期、果實成熟期，前3 個物候期均出現(xiàn)在春季，果實成熟期出現(xiàn)在夏末秋初。從圖1 和圖2 得出，2000—2016 年核桃花芽膨大期和果實成熟期趨勢類似，多年物候期變化不大（圖1a，圖2b）；展葉期和開花期趨勢一致（圖1b，圖2a），逐年呈偏早趨勢，2016 年展葉期和開花期比多年平均各偏早6 d 和4 d；各物候期中其中展葉期達(dá)到了α=0.10 的顯著水平，即隨著年份的遞增，展葉期呈偏早趨勢；核桃萌芽起點溫度為9 ℃[8]，核桃萌芽期多年出現(xiàn)在3 月下旬，統(tǒng)計2000—2016 年各年截止到3月（核桃萌芽期間）≥9 ℃積溫，與萌芽期做相關(guān)分析，結(jié)果相關(guān)系數(shù)為-0.854 05，通過了α=0.001 的顯著水平檢驗。

圖1 溫宿縣2000—2016 年核桃花芽膨大期（a）和展葉期（b）發(fā)育時間變化

圖2 溫宿縣2000—2016 年核桃開花盛期（a）和果實成熟期（b）發(fā)育時間變化

≥9 ℃積溫與萌芽期（日期轉(zhuǎn)換為數(shù)字）為極顯著負(fù)相關(guān)，即積溫越高，萌芽越早（圖3）。如2008 年積溫最高，萌芽最早；2011 年積溫最少，萌芽最晚。實際分析結(jié)果與張兵、宋衛(wèi)合著的“阿克蘇核桃優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)高效栽培技術(shù)”結(jié)論一致[8]。

圖3 溫宿縣2000—2016 年核桃多年萌芽期與≥9 ℃積溫變化

2.2 核桃生長關(guān)鍵期氣象指標(biāo)分析

2.2.1 開花授粉期

核桃花期受春季氣溫的影響較大，早春積溫高，花期提前，反之則推遲。核桃一般為雌雄同株異花且雌雄花期不一致，雄花先開叫“雄先型”，雌花先開叫“雌先型”[1]，雌先型的多為早實核桃品種，如溫185。核桃雌花為風(fēng)媒花，一般只有2~3 d的壽命，有效授粉期為3~5 d，此期為授粉最佳時期，經(jīng)3~5 d 后柱頭開始干涸、枯萎失去授粉能力[1]；核桃授粉與天氣狀況及開花情況有較大的關(guān)系。溫宿核桃花期常遇災(zāi)害天氣主要是大風(fēng)浮塵和高溫天氣。

根據(jù)2000—2016 年核桃花期物候資料，得出核桃多年開花授粉期為3 月25 日—4 月25 日，將各年開花日期與2000—2016 年各年3 月25 日—4 月25 日時段的≥3 ℃積溫、≥28 ℃高溫日數(shù)、浮塵日數(shù)、日照時數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，結(jié)果見表2。

表2 溫宿縣2000—2016 年核桃開花授粉期間氣象條件與花期的相關(guān)系數(shù)

由表2 得出，核桃花期與≥3 ℃積溫和4 月日照時數(shù)成顯著負(fù)相關(guān)，即日照時數(shù)多，熱量足，花期越早；花期與4 月浮塵日數(shù)成正相關(guān)，即4 月浮塵日數(shù)多，花期推遲，與花期與日照時數(shù)成正相關(guān)的結(jié)果是一致的，因浮塵日數(shù)多，日照時數(shù)少。在2000—2016 年的3 月25 日—4 月25 日花期時段內(nèi)≥3 ℃積溫值在393.8 ℃（2003 年）~540.2 ℃（2016 年），其中2016 年最多；日照時數(shù)在152.5 h（2002 年）~270.6 h（2005 年），其中2005 年最多，故2005 年和2016 年的核桃花期相對早。

2.2.2 果實生長

6—8 月為核仁的發(fā)育形成期，也是花芽分化高峰期。7—8 月是核桃品質(zhì)形成的重要時期，盛果期后更需要充足的光照條件[1]。光熱充足，核桃品質(zhì)好，產(chǎn)量高。分析6—8 月期間的降水、日照時數(shù)、積溫等與核桃果實成熟期的相關(guān)關(guān)系。表3 得出：核桃果實成熟期與6 月的氣象條件關(guān)系密切，其中與6 月的日照時數(shù)和6 月平均最高氣溫相關(guān)顯著，達(dá)到0.05的顯著水平，即6 月日照時數(shù)越多，溫度越高，核桃成熟越早。

表3 溫宿縣2000—2016 年核桃果實成熟期與6—8 月氣象因子相關(guān)系數(shù)

2.3 核桃生長氣象災(zāi)害評估

氣象災(zāi)害在一定程度上制約溫宿核桃生產(chǎn)的發(fā)展，本文重點對高溫、大風(fēng)沙塵、持續(xù)陰雨和低溫凍害等氣象災(zāi)害進(jìn)行評估，得出氣象災(zāi)害對溫宿核桃生產(chǎn)影響的定量指標(biāo)。

2.3.1 高溫

花期高溫對坐果率的影響較大。核桃花粉發(fā)芽的最適溫度為24~25 ℃，氣溫超過28 ℃時，會導(dǎo)致花粉敗育，降低座果率。結(jié)合核桃雌花有效授粉期為3~5 d[1]，統(tǒng)計溫宿2000—2016 年4 月花期的高溫（日最高氣溫≥28 ℃）持續(xù)超過3 d 的日數(shù)和出現(xiàn)時段及各年花期時段情況見表4。

由表4 看出，2000—2016 年17 a 間，4 月日最高氣溫≥28 ℃持續(xù)超過3 d 的年份有5 a，分別為2005—2008 年和2011 年，其中持續(xù)高溫時段與核桃花期重疊的年份僅2007 年，2007 年持續(xù)有11 d的高溫天氣，其中3 d 日最高氣溫達(dá)到31 ℃以上，持續(xù)高溫為歷史罕見；據(jù)調(diào)查了解，2007 年的持續(xù)高溫對核桃坐果影響較大，20%的核桃園坐果較差，當(dāng)年每畝單產(chǎn)較常年減少30%~40%，給果農(nóng)造成了較大損失。

表4 溫宿縣2000—2016 年核桃花期高溫天氣統(tǒng)計

果實生長期7—8 月的高溫，會影響核桃的發(fā)育，出現(xiàn)半仁或空殼；在溫度超過38~40 ℃時，果實易受日灼傷害，核仁難以發(fā)育，常形成空苞[8]；統(tǒng)計2000—2016 年7—8 月日最高氣溫≥35 ℃（≥3 d）和≥38 ℃日數(shù)（圖4a），結(jié)果表明，近年來7—8 月日最高氣溫≥35 ℃日數(shù)呈增加的趨勢，其中7 月增加更明顯；各年中2006 年以后高溫日數(shù)增多明顯，其中2015 年高溫日數(shù)最多達(dá)14 d，為歷史之最；圖4b得出7—8 月日最高氣溫≥38 ℃日數(shù)出現(xiàn)在2000年后，也是2015 年最多為6 d；高溫日數(shù)的年份中只有2015 年高溫是持續(xù)出現(xiàn)的，其他年份高溫持續(xù)時間在3 d。2015 年高溫持續(xù)時間和強度均為歷史之最，高溫灼傷果實，核仁難以發(fā)育，出現(xiàn)核桃果仁不飽滿或空苞現(xiàn)象普遍，造成當(dāng)年核桃品質(zhì)、產(chǎn)量明顯下降。

2.3.2 大風(fēng)浮塵

花期大風(fēng)浮塵天氣對核桃坐果影響較大。大風(fēng)可以吹干雌花柱頭，縮短授粉時間；浮塵天氣造成塵土落在柱頭上影響授粉坐果。統(tǒng)計了2000—2016 年4 月大風(fēng)、浮塵日數(shù)（圖5），得出大風(fēng)日數(shù)2014 年最多為4 d，同時浮塵日數(shù)為7 d，略少于2000—2016年17 a 的平均值7.3 d，且浮塵時段同花期重疊。在2014 年的核桃生產(chǎn)中，大風(fēng)浮塵天氣對核桃授粉坐果造成了較大的影響。據(jù)調(diào)查相當(dāng)部分核桃園坐果率較常年降低30%左右，受災(zāi)嚴(yán)重，果園坐果率不足60%，為近年來坐果較差的年份。

圖4 溫宿縣2000—2016 年7—8 月日最高氣溫≥35 ℃日數(shù)（a）和7—8 月日最高氣溫≥38 ℃日數(shù)（b）

圖5 溫宿縣2000—2016 年浮塵、大風(fēng)日數(shù)

2.3.3 持續(xù)陰雨

8 月持續(xù)降水或降水日數(shù)較多會直接影響核桃品質(zhì)，導(dǎo)致核桃果肉發(fā)黑變霉。統(tǒng)計了2000—2016年36 a 間8 月的持續(xù)降水日數(shù)和降水量，2016 年達(dá)到了極值，持續(xù)降水日數(shù)5 d，出現(xiàn)日期為8 月14—18 日，降水量為26.7 mm。持續(xù)降水的氣象條件造成果仁充實期的溫185 核桃普遍出現(xiàn)果肉發(fā)黑長毛現(xiàn)象，品質(zhì)下降。

2.3.4 越冬凍害

越冬期氣象災(zāi)害主要是凍害。凍害是影響核桃生產(chǎn)的一個重要因素。凍害是指溫度下降到0 ℃以下，引起植物體內(nèi)的生理機能障礙和使代謝過程的協(xié)調(diào)受到破壞，而導(dǎo)致植株受傷甚至死亡[4]。已有研究結(jié)果表明， 核桃不同凍害等級的日最低氣溫-25 ℃以下持續(xù)7 d 以上，或極端低溫-28 ℃以下持續(xù)24 h 以上，核桃樹就可能遭受凍害。核桃樹遭受凍害后，主要表現(xiàn)在樹干縱向發(fā)生裂紋、枝條抽干死亡等[6]。

初冬時氣溫突變，果樹還未進(jìn)入休眠，急劇的降溫和冬季降雪量大、長期積雪、持續(xù)低溫均會造成果樹凍害[7]統(tǒng)計分析了溫宿2000—2016 年1 月20 日—2 月20 日極端最低氣溫，得出2008 年初溫宿出現(xiàn)了連陰雪天氣，伴隨著強降溫和持續(xù)低溫，出現(xiàn)了17 a 間的最低溫，其中2 月1 日氣溫達(dá)最低，為-24.7 ℃。冬季最低氣溫的平均值為-18.0 ℃，較歷年偏低8.0 ℃，為2000 年以來的最低值；連續(xù)低于-20 ℃的低溫日數(shù)達(dá)9 d，合計達(dá)14 d，為歷史同期極低值（圖6）。

圖6 溫宿縣2000—2016 年1 月20 日—2 月20 日最低氣溫（單位：℃）及最低氣溫≤-20 ℃日數(shù)（單位：d）

在日最低氣溫序列中，2008 年1 月20 日—2 月20 日最低氣溫均比歷年偏低10.2～14.0 ℃，其中2月13 日偏低14.0 ℃（圖7），達(dá)到了寒潮降溫標(biāo)準(zhǔn)，氣溫持續(xù)、長時間偏低為歷史罕見。對照表5 核桃凍害氣象指標(biāo)，2008 年氣象條件達(dá)到了核桃重度凍害。實際核桃生產(chǎn)中，溫宿核桃的確遭受了嚴(yán)重的凍害，多數(shù)核桃樹干凍裂、流黑水、甚至抽干死亡。

3 結(jié)語與討論

圖7 溫宿縣2008 年1 月20 日—2 月20 日逐日最低氣溫與2000—2016 年歷年同期比較

表5 核桃冬季凍害等級指標(biāo)

（1）溫宿縣核桃花芽膨大期和果實成熟期多年物候日期變化不大；展葉期和開花期逐年均呈偏早趨勢，偏早4~6 d；≥9 ℃積溫與萌芽期呈極顯著負(fù)相關(guān)。

（2）核桃花期與開花期間≥3 ℃積溫和4 月日照時數(shù)關(guān)系密切，為正相關(guān)，其中≥3 ℃積溫值在393.8~540.2 ℃·d，積溫越高，花期越早；日照時數(shù)在152.5~270.6 h，日照時數(shù)越多，花期越早；花期與4月浮塵日數(shù)成正相關(guān)，即4 月浮塵日數(shù)多，花期推遲；影響花期坐果的主要氣象因素為大風(fēng)浮塵和高溫天氣；核桃果實成熟期與6 月的氣象條件關(guān)系密切，其中與6 月的日照時數(shù)相關(guān)最為顯著，多年6 月日照時數(shù)在260.1~340.4 h，值越大，成熟期越早，反之越晚；果實成熟期與6 月平均最高氣溫相關(guān)顯著，即6 月溫度越高，核桃成熟越早；越冬期日最低氣溫-25 ℃以下持續(xù)7 d 以上，或極端低溫-28 ℃以下持續(xù)24 h 以上，核桃樹就可能遭受凍害。

（3）核桃生長期主要氣象災(zāi)害有花期大風(fēng)浮塵、高溫，影響坐果率；果實生長期高溫、持續(xù)降水直接影響果實品質(zhì)；初冬時溫度驟降、冬季降雪量大、長期積雪、持續(xù)低溫造成果樹凍害?？傊?，核桃不同生育期的不同氣象災(zāi)害均對核桃產(chǎn)量、品質(zhì)及樹體生長造成不同程度的影響。