新疆温宿核桃生长关键期气象指标及气象灾害影响

刘海蓉，谢伦胜，谷玉东，吴 芳，陈 平

（阿克苏地区气象局，新疆 阿克苏843000）

核桃是世界著名四大干果（核桃、扁桃、腰果、榛子）之一，是经济、生态和社会效益较高的干果，属温带落叶乔木，喜温，喜光，比较能耐干燥气候[1]。由于核桃生长周期很长，7 a 左右才逐渐进入盛果期，其生长受地理气候因素的制约。核桃生长过程主要发育期为萌芽、展叶、开花座果、果实生长和休眠期[1-7]，核桃生长期间受气象条件影响较大，光、温、水气象条件的综合作用对不同核桃发育阶段直接产生有利或不利的影响，因此，分析核桃生产能力与温度等气象因子和沙尘、低温等气象灾害的关系，以期趋利避害，达到增产丰产的目的。

2004 年，新疆阿克苏地区建设了以核桃、红枣、苹果等为主的环塔里木盆地优质特色林果基地，特色林果业迅速发展，截止2015 年阿克苏地区核桃种植面积达到1.23×105hm2，占阿克苏地区林果种植面积的41.1%。阿克苏地区核桃种植区主要在温宿县，温宿县核桃种植面积为4×104hm2，占阿克苏地区核桃种植面积的33%左右，为阿克苏地区核桃种植面积最大的县。该县农民核桃收入已占到当年农民纯收入的21%，核桃种植业已成为核桃主产县（市）促进农村农业经济发展、农民可持续增收的优势主导产业。在全球气候变暖的同时，气象要素的波动性也在不断加剧。近年来，温宿县极端天气气候事件频发，持续降水、春夏季高温、大风浮尘和冬季低温等气候事件时常发生，使当地核桃不同生长时期遭遇不同气象灾害，一定程度上制约了核桃产业发展和农民经济收入的增加。

果树产业作为林业生产的重要组成部分，为我国农业生产经济建设做出了重要贡献，国内农业气象研究者对果树与气象条件的关系方面做了一定工作，陆续开展过相关研究工作，如甘肃杨小利[2]对平凉市苹果花期冻害农业保险风险等级进行了分析评估，确定了苹果花期冻害农业保险的风险等级；陕西李美荣等[3]对陕西苹果产区连阴雨气象灾害指数进行了分级、评价，得出气象灾害指数；张磊等[4]分析我国北方主要苹果产区澳洲青苹与气象因子的影响得出，气温、降水、日照时数和相对湿度是影响苹果品质最主要的气象因子，并认为成熟前的7、8、9 月最为关键。新疆的农业气象工作者也开展了不少相关研究工作，吉春容等[5]归纳了新疆特色林果冻害的成因和影响；李海燕等[6]分析了2000 年以来库尔勒市果树冻害气象条件，从低温天气前期气候特征、低温强度及持续时间、积雪、地温、冻土深度等方面对库尔勒2000 年以后的2 次果树冻害天气进行了综合分析；艾尼瓦尔·依沙木丁等[7]针对核桃抽干的气象因子进行了分析，得出核桃抽干气象指标；阿克苏地区也分析得出了果树抽条的气象成因分析及预防措施[8]。目前国内关于核桃全生育期间气象条件利弊的分析研究相对偏少。

鉴于上述原因，本文从气象角度出发，重点研究温宿县核桃农业气象生育指标及气象灾害的影响，着重分析温宿核桃整个生长过程中不利气象条件对核桃不同发育阶段生长及对产量的影响，总结核桃整个生长期间的气象条件利弊，得出核桃全生育期生长的气象指标，并对核桃气象灾害进行评估，以便在核桃生产中提供科学有效的气象服务，为核桃生产提供决策依据，将气象灾害的损失降至最低，更好地推动地区核桃产业的发展。

1 资料及方法

本文研究的核桃品种为温185，为温宿主栽核桃品种之一，其早熟且皮薄，农户经济效益显著，深受广大用户喜爱，故种植面积大。阿克苏地区自2000 年开始大力发展林果业，而且近年来随气候变暖的趋势核桃物候期变化较大，所以核桃物候期分析从2000—2016 年，相应选取温宿气象站2000—2016 年日均温、最低气温、最高气温、降水、日照时数等资料进行统计分析。物候期为温宿局气象局的多年观测值，文中提到的物候期均为始期到末期的平均值。

2 结果与分析

2.1 核桃生长物候期的差异变化

核桃全年物候期主要有萌芽、展叶、开花座果、果实生长、落叶和休眠期，各物候期因栽培地区、品种和类型以及年度气候变化而有差异。气温尤其是年活动积温是影响物候期的主要因子。经研究多数树种在日平均气温3 ℃作为活动积温起点[8]，则温宿县核桃各物候期的多年平均活动积温和日期见表1。

表1 温宿县2000—2016 年核桃生长物候期及气象条件的变化

分析2000—2016 年共17 a 核桃主要物候期花芽膨大期、展叶期、开花期、果实成熟期，前3 个物候期均出现在春季，果实成熟期出现在夏末秋初。从图1 和图2 得出，2000—2016 年核桃花芽膨大期和果实成熟期趋势类似，多年物候期变化不大（图1a，图2b）；展叶期和开花期趋势一致（图1b，图2a），逐年呈偏早趋势，2016 年展叶期和开花期比多年平均各偏早6 d 和4 d；各物候期中其中展叶期达到了α=0.10 的显著水平，即随着年份的递增，展叶期呈偏早趋势；核桃萌芽起点温度为9 ℃[8]，核桃萌芽期多年出现在3 月下旬，统计2000—2016 年各年截止到3月（核桃萌芽期间）≥9 ℃积温，与萌芽期做相关分析，结果相关系数为-0.854 05，通过了α=0.001 的显著水平检验。

图1 温宿县2000—2016 年核桃花芽膨大期（a）和展叶期（b）发育时间变化

图2 温宿县2000—2016 年核桃开花盛期（a）和果实成熟期（b）发育时间变化

≥9 ℃积温与萌芽期（日期转换为数字）为极显著负相关，即积温越高，萌芽越早（图3）。如2008 年积温最高，萌芽最早；2011 年积温最少，萌芽最晚。实际分析结果与张兵、宋卫合著的“阿克苏核桃优质丰产高效栽培技术”结论一致[8]。

图3 温宿县2000—2016 年核桃多年萌芽期与≥9 ℃积温变化

2.2 核桃生长关键期气象指标分析

2.2.1 开花授粉期

核桃花期受春季气温的影响较大，早春积温高，花期提前，反之则推迟。核桃一般为雌雄同株异花且雌雄花期不一致，雄花先开叫“雄先型”，雌花先开叫“雌先型”[1]，雌先型的多为早实核桃品种，如温185。核桃雌花为风媒花，一般只有2~3 d的寿命，有效授粉期为3~5 d，此期为授粉最佳时期，经3~5 d 后柱头开始干涸、枯萎失去授粉能力[1]；核桃授粉与天气状况及开花情况有较大的关系。温宿核桃花期常遇灾害天气主要是大风浮尘和高温天气。

根据2000—2016 年核桃花期物候资料，得出核桃多年开花授粉期为3 月25 日—4 月25 日，将各年开花日期与2000—2016 年各年3 月25 日—4 月25 日时段的≥3 ℃积温、≥28 ℃高温日数、浮尘日数、日照时数进行统计分析，结果见表2。

表2 温宿县2000—2016 年核桃开花授粉期间气象条件与花期的相关系数

由表2 得出，核桃花期与≥3 ℃积温和4 月日照时数成显著负相关，即日照时数多，热量足，花期越早；花期与4 月浮尘日数成正相关，即4 月浮尘日数多，花期推迟，与花期与日照时数成正相关的结果是一致的，因浮尘日数多，日照时数少。在2000—2016 年的3 月25 日—4 月25 日花期时段内≥3 ℃积温值在393.8 ℃（2003 年）~540.2 ℃（2016 年），其中2016 年最多；日照时数在152.5 h（2002 年）~270.6 h（2005 年），其中2005 年最多，故2005 年和2016 年的核桃花期相对早。

2.2.2 果实生长

6—8 月为核仁的发育形成期，也是花芽分化高峰期。7—8 月是核桃品质形成的重要时期，盛果期后更需要充足的光照条件[1]。光热充足，核桃品质好，产量高。分析6—8 月期间的降水、日照时数、积温等与核桃果实成熟期的相关关系。表3 得出：核桃果实成熟期与6 月的气象条件关系密切，其中与6 月的日照时数和6 月平均最高气温相关显著，达到0.05的显著水平，即6 月日照时数越多，温度越高，核桃成熟越早。

表3 温宿县2000—2016 年核桃果实成熟期与6—8 月气象因子相关系数

2.3 核桃生长气象灾害评估

气象灾害在一定程度上制约温宿核桃生产的发展，本文重点对高温、大风沙尘、持续阴雨和低温冻害等气象灾害进行评估，得出气象灾害对温宿核桃生产影响的定量指标。

2.3.1 高温

花期高温对坐果率的影响较大。核桃花粉发芽的最适温度为24~25 ℃，气温超过28 ℃时，会导致花粉败育，降低座果率。结合核桃雌花有效授粉期为3~5 d[1]，统计温宿2000—2016 年4 月花期的高温（日最高气温≥28 ℃）持续超过3 d 的日数和出现时段及各年花期时段情况见表4。

由表4 看出，2000—2016 年17 a 间，4 月日最高气温≥28 ℃持续超过3 d 的年份有5 a，分别为2005—2008 年和2011 年，其中持续高温时段与核桃花期重叠的年份仅2007 年，2007 年持续有11 d的高温天气，其中3 d 日最高气温达到31 ℃以上，持续高温为历史罕见；据调查了解，2007 年的持续高温对核桃坐果影响较大，20%的核桃园坐果较差，当年每亩单产较常年减少30%~40%，给果农造成了较大损失。

表4 温宿县2000—2016 年核桃花期高温天气统计

果实生长期7—8 月的高温，会影响核桃的发育，出现半仁或空壳；在温度超过38~40 ℃时，果实易受日灼伤害，核仁难以发育，常形成空苞[8]；统计2000—2016 年7—8 月日最高气温≥35 ℃（≥3 d）和≥38 ℃日数（图4a），结果表明，近年来7—8 月日最高气温≥35 ℃日数呈增加的趋势，其中7 月增加更明显；各年中2006 年以后高温日数增多明显，其中2015 年高温日数最多达14 d，为历史之最；图4b得出7—8 月日最高气温≥38 ℃日数出现在2000年后，也是2015 年最多为6 d；高温日数的年份中只有2015 年高温是持续出现的，其他年份高温持续时间在3 d。2015 年高温持续时间和强度均为历史之最，高温灼伤果实，核仁难以发育，出现核桃果仁不饱满或空苞现象普遍，造成当年核桃品质、产量明显下降。

2.3.2 大风浮尘

花期大风浮尘天气对核桃坐果影响较大。大风可以吹干雌花柱头，缩短授粉时间；浮尘天气造成尘土落在柱头上影响授粉坐果。统计了2000—2016 年4 月大风、浮尘日数（图5），得出大风日数2014 年最多为4 d，同时浮尘日数为7 d，略少于2000—2016年17 a 的平均值7.3 d，且浮尘时段同花期重叠。在2014 年的核桃生产中，大风浮尘天气对核桃授粉坐果造成了较大的影响。据调查相当部分核桃园坐果率较常年降低30%左右，受灾严重，果园坐果率不足60%，为近年来坐果较差的年份。

图4 温宿县2000—2016 年7—8 月日最高气温≥35 ℃日数（a）和7—8 月日最高气温≥38 ℃日数（b）

图5 温宿县2000—2016 年浮尘、大风日数

2.3.3 持续阴雨

8 月持续降水或降水日数较多会直接影响核桃品质，导致核桃果肉发黑变霉。统计了2000—2016年36 a 间8 月的持续降水日数和降水量，2016 年达到了极值，持续降水日数5 d，出现日期为8 月14—18 日，降水量为26.7 mm。持续降水的气象条件造成果仁充实期的温185 核桃普遍出现果肉发黑长毛现象，品质下降。

2.3.4 越冬冻害

越冬期气象灾害主要是冻害。冻害是影响核桃生产的一个重要因素。冻害是指温度下降到0 ℃以下，引起植物体内的生理机能障碍和使代谢过程的协调受到破坏，而导致植株受伤甚至死亡[4]。已有研究结果表明， 核桃不同冻害等级的日最低气温-25 ℃以下持续7 d 以上，或极端低温-28 ℃以下持续24 h 以上，核桃树就可能遭受冻害。核桃树遭受冻害后，主要表现在树干纵向发生裂纹、枝条抽干死亡等[6]。

初冬时气温突变，果树还未进入休眠，急剧的降温和冬季降雪量大、长期积雪、持续低温均会造成果树冻害[7]统计分析了温宿2000—2016 年1 月20 日—2 月20 日极端最低气温，得出2008 年初温宿出现了连阴雪天气，伴随着强降温和持续低温，出现了17 a 间的最低温，其中2 月1 日气温达最低，为-24.7 ℃。冬季最低气温的平均值为-18.0 ℃，较历年偏低8.0 ℃，为2000 年以来的最低值；连续低于-20 ℃的低温日数达9 d，合计达14 d，为历史同期极低值（图6）。

图6 温宿县2000—2016 年1 月20 日—2 月20 日最低气温（单位：℃）及最低气温≤-20 ℃日数（单位：d）

在日最低气温序列中，2008 年1 月20 日—2 月20 日最低气温均比历年偏低10.2～14.0 ℃，其中2月13 日偏低14.0 ℃（图7），达到了寒潮降温标准，气温持续、长时间偏低为历史罕见。对照表5 核桃冻害气象指标，2008 年气象条件达到了核桃重度冻害。实际核桃生产中，温宿核桃的确遭受了严重的冻害，多数核桃树干冻裂、流黑水、甚至抽干死亡。

3 结语与讨论

图7 温宿县2008 年1 月20 日—2 月20 日逐日最低气温与2000—2016 年历年同期比较

表5 核桃冬季冻害等级指标

（1）温宿县核桃花芽膨大期和果实成熟期多年物候日期变化不大；展叶期和开花期逐年均呈偏早趋势，偏早4~6 d；≥9 ℃积温与萌芽期呈极显著负相关。

（2）核桃花期与开花期间≥3 ℃积温和4 月日照时数关系密切，为正相关，其中≥3 ℃积温值在393.8~540.2 ℃·d，积温越高，花期越早；日照时数在152.5~270.6 h，日照时数越多，花期越早；花期与4月浮尘日数成正相关，即4 月浮尘日数多，花期推迟；影响花期坐果的主要气象因素为大风浮尘和高温天气；核桃果实成熟期与6 月的气象条件关系密切，其中与6 月的日照时数相关最为显著，多年6 月日照时数在260.1~340.4 h，值越大，成熟期越早，反之越晚；果实成熟期与6 月平均最高气温相关显著，即6 月温度越高，核桃成熟越早；越冬期日最低气温-25 ℃以下持续7 d 以上，或极端低温-28 ℃以下持续24 h 以上，核桃树就可能遭受冻害。

（3）核桃生长期主要气象灾害有花期大风浮尘、高温，影响坐果率；果实生长期高温、持续降水直接影响果实品质；初冬时温度骤降、冬季降雪量大、长期积雪、持续低温造成果树冻害。总之，核桃不同生育期的不同气象灾害均对核桃产量、品质及树体生长造成不同程度的影响。