准噶尔盆地南缘文冠果物候与气温变化的关系

汪智军，张东亚，卓 立

（1.新疆林业科学院，新疆 乌鲁木齐 830000；2.新疆师范大学，新疆 乌鲁木齐 830000）

物候学是研究自然界的植物、动物与环境条件的周期变化之间的相互关系的科学[1]。树木的物候期是指树木在自然环境中受气候和其它环境因子的影响而出现的萌芽、展叶、开花、结果和落叶等现象，其实质是发育期，是树木长期适应每年季节性变化的环境而形成的生长发育节律[2]。物候学的研究目标是通过物候与相应气候资料的相关分析，了解气候变化对动植物的影响以及自然季节的变化规律，为农业生产和科学研究服务[3]。

植物的物候是指示环境变化的重要指标，物候周期性的更变是植物适应外界环境变化的一种重要方式，对植物物候的研究不但有助于增进对于植被对气候变化响应的了解，而且对提高地气系统间物质与能量交换的模拟精度、准确评估植被生产力与全球碳收支具有重要意义，特别在当前全球气候变化的大背景下利用物候模型，对于评价未来生态系统平衡、气候变化、林业和畜牧业发展等领域均具有重要的科学意义和指导作用[4-5]。

文冠果Xanthoceras sorbifoliumBunge，系无患子科Sapindaceae文冠果属XanthocerasBunge植物，1属1种，落叶小乔木或灌木，又名木瓜、文冠花、崖木瓜、文光果，高2～5 m，花期春季，果期初秋[6]，是我国特有的木本油料植物，出油率高，原生在我国的北方，可与南方的油茶以及从国外引种的油橄榄相媲美，有“北方油茶”之称。文冠果的油是品质优良的食用油和半干性的工业用油，而且其材质坚硬，纹理美观，是制造家具的良好用材。因此，发展文冠果在食用、药用、绿化荒山、保持水土等方面均有极其深远的意义。我国文冠果的自然分布大体在北纬32°30′～43°、东经100°～120°之间的广阔地区，即北至内蒙，南达江苏南部、河南南部，东抵山东，西止甘肃、宁夏，其中包括陕西、山西、河北等省。常在海拔900～2 000 m的黄土高原、丘陵及山地石隙处生长。文冠果自然分布区是典型的大陆性气候，冬季严寒，夏季高温，长日照，年降雨量少、蒸发量大，大气干旱，无霜期短，风沙危害严重[7]。

文冠果为杂性花，开花繁多，但结果稀少，雄花（不可孕）的雌蕊早期退化，只有8枚雄蕊发育，花药能正常开裂和散粉，花粉具萌发力，可育。两性花（孕花）具有1枚雌蕊和8枚雄蕊。雌蕊2心皮2室，中轴胎座，胚珠能育；雄蕊花丝稍短，花药不能开裂，花粉不能萌发，属败育花粉[8]。因此，有必要从叶芽和花芽萌动期、盛花期、结果期、果实膨大期、果熟期、落叶期等主要物候期特征开展研究，以加深对该物种的认识，积极为生产服务。本研究以准噶尔盆地南缘引进种植的文冠果作为研究对象，结合当地的气象资料，于2008～2010年对文冠果的物候期进行了连续3 a的实地观测，以探讨3种不同的气候类型对其物候和产量的影响，旨在为深入了解其独特的物候和生态特性提供背景资料，并为指导生产实践提供科学依据。

1 研究区概况

所观测的文冠果位于新疆木垒县新疆林业科学院文冠果低产林改造试验基地的30年生的文冠果树木园。木垒县位于天山北麓，准噶尔盆地东南缘。地处中纬度欧亚大陆腹地，东与巴里坤哈萨克自治县接壤，西与奇台县毗邻，南倚天山雪峰与鄯善县隔山相望，北与蒙古人民共和国交界，国界线长150 km，地理坐标为东经89°56′～92°19′，北纬 43°14′～ 45°17′。县城三面环山，地势南高北低、自东向西北倾斜，天山东段余脉自西向东纵贯于县境的东南部。干旱少雨，地多水少，属于典型的大陆性气候，冬季寒冷而漫长，夏季短且比较凉爽，光照充足，春夏多风，降水少。年平均气温5.1 ℃，年均最高气温11.2 ℃，极端最高气温36.9 ℃，年均最低气温为-0.2 ℃，极端最低气温-31.8 ℃，年平均降水量289 mm，而多年平均蒸发量为2 200 mm，年光照时数为3 134.1 h，无霜期 136～154 d；冬季漫长，日平均气温在0 ℃以下的时间长达5个月之久；戈壁沙漠冬冷夏热，平均风速3.3 m/s，最大风速19.5 m/s，每年有8级以上大风的日数为11 d，每年有沙尘暴的日数为1.5 d。试验基地属平原区，土壤为耕作土，水源主要来自龙王庙水库，水资源紧张时，引用机井水采用沟灌方式灌溉[9]。

2 材料与方法

2.1 材 料

试验材料是位于准噶尔盆地东南缘木垒县新疆林业科学院文冠果低产林改造试验基地的30年生的文冠果。

2.2 方 法

从叶芽和花芽萌动开始，实地进行文冠果盛花期、结果期、果实膨大期、果熟期、叶落期等主要物候期的观测分析，记录花期、果期、落叶期等各个时期的日期和每个时期所持续的时间，并统计每3 d的平均温度。

3 结果与分析

3.1 文冠果的生长发育习性

在正常年份中，4月中旬文冠果芽开始萌动，气温保持在10 ℃以上，1周后进入展叶开花期，盛花期持续1周，5月中旬花期结束，5月初果实开始生长，7月初果实停止生长，7月中旬果实成熟，9月初进入落叶期。整个花期约26 d，果实约70 d成熟。2008～2010年文冠果生长发育习性如表1所示。

表1 2008～2010年研究区内文冠果物候期Table 1 Phenology in Xanthoceras sorbifolia Bunge at researched areas from 2008 to 2010

3.2 研究区内的气温变化

2008年至2010年连续3 a对研究区内的气候进行记录。图1为文冠果整个花期（3～5月）气温变化曲线图，图2为文冠果花期平均气温。从图1和图2可以看出，2008年经历严重的早春倒春寒，3月中旬至4月中旬温度曾出现2次骤然下降，分别从9.27 ℃下降至-4.5 ℃，从13.63 ℃下降至-1.2 ℃，随后气温迅速上升，并有所稳定，文冠果芽萌动，开始展叶开花，这导致文冠果物候期比气温正常的2009年推迟了1周。2010年，春季持续低温，外界温度长时间达不到文冠果芽萌动所需要的温度要求，造成物候期推迟约1个月，其推迟幅度明显大于2008年。

图1 研究区2008～2010年花期（3月-5月）气温变化曲线Fig.1 Temperature change at flowering phase (from March to May) in research area from 2008 to 2010

图2 文冠果花期日平均气温Fig.2 Diurnal average temperature at flowering phase in Xanthoceras sorbifolia Bunge

4月中旬是文冠果芽萌动期。2008年4月出现2次温度骤降，大量文冠果花芽被冻坏、冻死，基本绝收。2010年的春季出现持续低温，文冠果花芽萌动时间明显推后，产量下降。由此可见，物候发生当月的平均气温对物候的影响大于物候发生春季的平均气温对物候的影响，而后者的影响大于年平均气温的影响。

4 结论与讨论

文冠果抗性较强，抗寒、抗旱、耐盐碱，是我国北方优良的木本油料植物，春季气温的异常变化是影响其物候变化的主要因素，也是造成年产量波动的原因之一。研究区位于新疆准噶尔盆地南缘，在2008年至2010年春季气温发生了明显的异常变化，分别经历了早春倒春寒、正常年和春季持续低温等3种不同的气候类型。春季实地对这3年文冠果的叶芽和花芽萌动期、盛花期、结果期、果实膨大期、果熟期、叶落期等主要物候期进行观测，结果表明，早春倒春寒（2008年）和春季持续低温（2010年）文冠果物候推后幅度明显大于正常年份（2009年），而春季持续低温（2010年）物候推后的幅度大于早春倒春寒（2008年）；物候发生当月的平均气温对物候的影响大于物候发生春季的平均气温对物候的影响，而后者的影响大于年平均气温的影响。由于在花芽萌动期温度的骤然下降，文冠果花芽受到严重冻害，造成当年文冠果绝收，所以早春倒春寒对文冠果的产量影响最大，而春季持续的低温，外界环境无法达到花芽萌动的条件，造成文冠果产量大幅下降。

虽然每株文冠果的花结构类型组成具有一定的稳定性，但其花芽分化尤其是可孕花比例的高低，易受外界环境的影响而改变。因此，探索不同的外部条件及强度对花芽分化及物候的影响，对提高可孕花数量、增产增收很关键，同时对解决文冠果大小年这一难题也有一定帮助。

参考文献：

[1]竺可桢,宛敏渭. 物候学[M]. 北京:科学出版社,1973.

[2]王小兰. 兰州市区16种树木春季物候期观测[J]. 甘肃林业科技,2005,3(3):74－75.

[3]陈效逑,张福春. 近50年北京春季物候的变化及其对气候变化的响应[J]. 中国农业气象,2001,22(1):1－5.

[4]范广洲,贾志军. 植物物候研究进展[J].干旱气象,2010,28(3): 250－255.

[5]杨 乐,蔡永立,刘志国,等. 浙江天童常绿阔叶林主要木本植物爆芽研究[J].中南林业科技大学学报:自然科学版,2009,29(3):38－44.

[6]刘玉壶,罗献瑞. 中国植物志:第47卷第1分册[M]. 北京:科学出版社,1985.

[7]牟洪香. 木本能源植物文冠果(Xanthoceras sorblfollaBunge)的调查与研究[D]. 北京:中国林业科学研究院,2006.

[8]牟洪香,候新村. 文冠果的研究进展[J]. 安徽农业科学,2007,35(3):703－705.

[9]汪智军,张东亚,古丽江. 文冠果树种类型的划分及优良高产单株的筛选[J]. 经济林研究,2011,29(1):128－131.