不同核桃品種物候期變化及其對氣溫的響應1)

許 靜 翟梅枝 肖志娟 楊 惠 王振元

(西北農(nóng)林科技大學，楊凌，712100)

物候是指受環(huán)境(包括氣候、水文、土壤等，其中以氣候為主導因素)影響而出現(xiàn)的以年為準周期的自然季節(jié)現(xiàn)象［1］。物候不僅可以直觀地指示自然季節(jié)的變化，而且能表現(xiàn)出生態(tài)系統(tǒng)對全球環(huán)境變化的響應和適應的過程及結果，因而被視為“大自然的語言”和“全球變化的指紋”［2］。近年的研究表明，在北半球的中高緯度地區(qū)，植物春季物候提前，秋季物候推遲，生長季變長，較好地指示出全球增暖的趨勢及其區(qū)域差異［3－7］。盡管近代精密氣象測量儀器的廣泛使用促進了氣象觀測內(nèi)容的多元化，但物候記錄作為一種與氣象、水文等儀器觀測記錄等相互獨立的基本資料［8］，仍是一個地區(qū)最好的生物氣候資料，因為它們對環(huán)境的感知和響應非常直接。在全球變化尤其是氣候變化研究和未來氣候預測領域，自然物候記錄分析將發(fā)揮越來越大的作用［2］。在氣象要素中，影響春季物候的主導因子是氣溫［9］，植物的物候節(jié)律往往是溫度節(jié)律的反映。通過對物候資料和氣象數(shù)據(jù)的分析研究，掌握植物物候的變化規(guī)律，不僅能清楚地了解氣候的變化情況，還能尋找出氣溫對植物的影響［10］。

核桃(Juglansregia L.)屬于喜溫樹種［11］，是我國重要的經(jīng)濟林樹種，位列世界四大干果(核桃、扁桃、腰果、榛子)之首。本研究對2011—2012年陜西省楊凌地區(qū)的日均溫進行了分析，并以楊凌地區(qū)主栽的不同核桃品種為研究對象，進行物候期的調(diào)查，旨在掌握研究區(qū)氣候和核桃物候變化規(guī)律，為當?shù)睾颂耶a(chǎn)業(yè)生產(chǎn)應對氣候變化，進行水肥管理、制定調(diào)控品質對策提供參考。

1 試驗地概況

試驗地設在西北農(nóng)林科技大學試驗苗圃，該苗圃位于陜西省楊凌地區(qū)，處于北緯 34°16'，東經(jīng)108°05'。楊凌區(qū)屬大陸性暖溫帶季風半濕潤氣候，全年冬無嚴寒，夏無酷暑，四季分明。塬、坡、灘地交錯，海拔435～563 m。年平均氣溫13.2℃，年極端最低氣溫－20.6℃，年極端最高氣溫43.4℃。≥10℃積溫4 300～4 500℃，年平均降水量649.5 mm，平均日照時間2 600 h，無霜期200 d以上。試驗地土壤為沙壤土。

2 材料與方法

2.1 材料

供試材料見表1，供試核桃樹2008年定植，株行距4 m×4 m，樹體生長健壯。

2.2 方法

2.2.1 物候觀察方法

本實驗參照劉慶忠［12］和荀守華等［13］觀測物候期的方法，并有所改進。在觀測單株的不同部位時選取有代表性的枝條做好標記，進行定枝定向的觀測。通常情況下，物候始期是20%的枝條出現(xiàn)該物候相的時間;物候末期是指單株上只有20%的枝條尚有該物候相的時間。萌芽期和花期每隔1～2 d記錄1次，必要時(如開花期)每天記錄1次。2011—2012年在西北農(nóng)林科技大學試驗苗圃，按照不同單株編號分別記錄其物候時期。物候觀察內(nèi)容有:芽萌動、芽開綻、展葉期、雌花期、雄花期。

表1 供試核桃品種及來源

2.2.2 核桃物候期的觀測記錄標準

萌芽期以混合芽為觀察對象，深褐色芽體開始膨大，頂部出現(xiàn)白色絨毛;芽開裂期芽體鱗片由頂端開裂，以5%的芽尖露綠，并顯露出紅褐色或綠色幼嫩葉片;展葉期，鱗片完全裂開、脫落，卷曲對折的葉片由最外層開始伸展，接著內(nèi)層幼嫩葉片向外伸展，初期中脈和側脈明顯，葉背面布白色絨毛，后葉片完全展開，綠色加深，紫色退減，葉柄伸長;雌花初期，25%以上的雌花柱頭伸出且稍開張;雌花盛期有50%以上的雌花柱頭完全開張至稍反曲，表面呈羽狀突起，分泌有大量黏液且具光澤;雌期末期，80%的柱頭失去光澤且發(fā)黑，表面干枯，萎縮;雄花初期，20%的雄花序基部小花開始分離，苞片開裂，并向前略有延伸;雄花盛期，50%雄花序基部小花開始分離，苞片開裂，顯出花粉并向前延伸;雄花末期，80%散粉完畢并有花序變黑脫落。

2.3 數(shù)據(jù)處理

將日期轉換為距離當年1月1日的時間，把核桃物候日期量化，例如2011年4月1日轉化為91 d。利用SPSS軟件，將轉化后的數(shù)據(jù)與相應日均溫進行相關性分析。

3 結果與分析

3.1 不同核桃品種物候期觀察結果

在2011—2012年春季，觀測記錄萌芽期、芽開裂期、展葉期、雄花期、雌花期出現(xiàn)的時間。核桃主要物候期的觀測結果見表2。可知，核桃屬不同品種間物候期存在較大的差異，其中雌花期差異最大，平均極差為18.7 d;其次為雄花期，平均極差為13.7 d;再次是芽開裂期、萌芽期和展葉期，極差分別為 12.0、10.5、9.5 d。對不同核桃品種雌雄花期而言，最先進入雄花期的品種為西林3號，2011年為4月10日，2012年為4月6日;最晚進入雄花期的品種為土萊爾，2011年為4月21日，2012年為4月11日;最先進入雌花期的品種為新巨豐、中林5號，2011年為4月8日，2012年為4月6日，最晚進入雌花期的品種為土萊爾，2011年為4月27日，2012年為4月15日。

表2 18個不同核桃品種物候期

續(xù)(表2)

還可以看出，相同品種不同物候期極差最大的是香玲，2 a平均極差為29 d;其次是魯光，2 a平均極差為28.5 d;最小的為西扶2號，2 a平均極差為19 d。這說明香玲的物候期相對較長，而西扶2號的物候期相對較短。

3.2 日均溫與核桃物候期的關系

3.2.1 日均溫對核桃物候期的影響

由表3可知，不同核桃品種各物候期所需日均溫不同。2011 年當日均溫在7.4～14.1℃時，18 個核桃品種相繼進入萌芽期;其中中林5號進入萌芽期的日均溫最高，溫185、新巨豐和藝核1號進入萌芽期日均溫最低。當日均溫達到21.4℃時，18個核桃品種都已進入芽開裂期、展葉期和雄花盛期;其中土萊爾進入芽開裂期時日均溫最高，遼核3號和中林5號進入芽開裂期時日均溫最低;西林3號、西林2號、溫185、契可、西扶2號和藝核1號進入展葉期時日均溫最高，遼核3號和中林5號以最低日均溫12.1℃進入展葉期;西林2號、新巨豐、契可、維納、西扶2號、遼核1號、魯光和中林5號以最高的日均溫21.4℃進入雄花盛期，溫185和契可則以最低的日均溫13.9℃進入該期。18個核桃品種進入雌花盛期的溫度為13.9～22.6℃，其中土萊爾進入該期日均溫最高為22.6℃，西洛3號、遼核3號和遼核4號進入該期日均溫最低為13.9℃。

表3 18個核桃品種各物候期日均溫 ℃

2012 年，當日均溫在 6.9～13.3 ℃時，18 個核桃品種相繼進入萌芽期;其中清香、西洛3號和西扶2號以最高氣溫進入該期，而溫185、新巨豐和藝核1號則以最低氣溫進入該期。18個核桃品種進入芽開裂期的日均溫為10.9～14.2℃，土萊爾和維納以最高氣溫進入該期，而魯光則以最低氣溫進入。進入展葉期的日均溫在11.1～15.8℃，土萊爾和維納以最高氣溫進入該期，而西林3號、西林2號、溫185、新巨豐、契可、遼核1號、遼核3號、遼核4號、香玲、魯光、中林5號和藝核1號則以最低氣溫進入該期。當日均溫在12.2～17.5℃時，18個核桃品種相繼進入雄花盛期，其中西洛3號進入該期所需日均溫最高，而溫185、新巨豐、土萊爾和西扶2號所需日均溫最低。當日均溫在12.2～17.9℃時18個核桃品種相繼進入雌花盛期，其中清香所需日均溫最高，西扶2號所需日均溫最低。

通過對2011年和2012年18個品種進入各物候期所需日均溫的比較得知，萌芽期溫185、新巨豐和藝核1號連續(xù)2 a所需日均溫都最低，遼核3號和中林5號連續(xù)2 a進入展葉期的日均溫最低，溫185進入雄花盛期所需的日均溫連續(xù)2 a最低。而維納和土萊爾連續(xù)2 a進入芽開裂期和展葉期所需的日均溫均最高，這也就是土萊爾和維納的物候期相對其他品種較晚的原因。

3.2.2 核桃物候期對日均溫的響應

通過對各物候期與相應日均溫進行相關性分析，探討核桃萌芽期、芽開裂期、展葉期、雄花盛期和雌花盛期與日均溫的關系。

由日均溫與各物候期的相關分析可見(表4)，相關關系極顯著的有萌芽期與芽開裂期的日均溫，相關系數(shù)為0.855;萌芽期與芽開裂期相關系數(shù)為0.845;萌芽期與展葉期相關系數(shù)為0.645;芽開裂期與該期日均溫相關系數(shù)為0.991;芽開裂期日均溫與展葉期相關系數(shù)為0.750;芽開裂期與展葉期相關系數(shù)為0.786;芽開裂期與雌花盛期間的日均溫相關系數(shù)為0.620;展葉期及該期的日均溫相關系數(shù)為0.605;雄花盛期與雌花盛期間的日均溫相關系數(shù)0.590。以上結果表明，核桃5個主要物候期與日均溫的相關性顯著，且萌芽期、芽開裂期和展葉期之間均為極顯著正相關。芽期前后氣溫越高，萌芽期越短，越早進入芽開裂期。由于試驗觀察的芽為混合芽，芽萌發(fā)開裂后，除抽生花序外還可抽生枝葉，所以不僅展葉期會提前，雌花期也會相應提前。因此萌芽期、芽開裂期、展葉期和雌花盛期依次緊密相連，這與實際情況相符合。通過表5可知，2011年3月—4月份較2012年持續(xù)低溫，且不同核桃品種2011年的芽開裂期、展葉期、雄花期、雌花期較2012年推遲，這與所得出的核桃5個主要物候期與日均溫的相關性吻合。

表4 物候期與日均溫相關系數(shù)矩陣及其顯著性

4 結論與討論

通過連續(xù)2 a對18個核桃品種的物候觀測發(fā)現(xiàn):楊凌地區(qū)所觀測的18個品種從3月底4月初進入萌芽期，4月中上旬進入芽開裂期，4月中旬至5月初隨著葉片展開、新梢生長，裸芽雄花及混合芽雌花陸續(xù)開放，這一時期核桃的營養(yǎng)生長和生殖生長相互重疊，代謝旺盛，花粉散播和雌花授粉集中于此期間。

核桃屬不同種類不同種源間物候期存在較大的差異［14］，其中雌花期差異最大，其次為雄花期，再次是芽開裂期、萌芽期和展葉期。由此可知，在自然條件下，各種源物候期的差異主要集中在雌花期，對生長期長短的影響因素主要是雌花期的差異程度。

同一核桃品種不同年份的物候期因溫度的季節(jié)性變化也存在變化［15］，張志華等人［16］曾依據(jù)溫度與花期的關系建立了核桃花期的預測模式。由日均溫與各物候期的相關分析可知，核桃5個主要物候期與日均溫的相關性顯著;萌芽期、芽開)裂期和展葉期之間相關性顯著，且均為極顯著正相關。芽期前后氣溫越高萌芽期越短，越早進入芽開裂期。由于實驗觀察的芽為混合芽，芽萌發(fā)開裂后，除抽生花序外還可抽生枝葉，所以不僅展葉期會提前，雌花期也會相應提前。因此看出萌芽期、芽開裂期、展葉期和雌花盛期依次緊密相連，這與實際情況相符合。

表5 2011年4—5月份和2012年3—5月份日均溫 ℃

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