新疆野核桃生态气候特征的研究

斗态 学杂志 1989，8(d)：2 一27 Jou~na1 of E{o Jogy 新疆野核桃生态气候特征的研究 徐 德 炎 (新疆栋业科 学研完院) StudY o n Eeo—cl[matic Featu res of Xinj Jan g W lid Walnut．Xu Deyan (Academy oy Forestry Sciffnces o．f Xinjiang Autcnoraoz~s Regton)：]ournat el Ecology．8(4)，1989，pp．2d一27． The Xinjiang wild walnut and cultivated walnut belong to the same species，which demands strict ecological conditi~}ns．Based On more than 3 years observation arid research，this p~per analyzed the dee—climatic factors for the su2vival and thriving 0￡Xinjiang wild walnut in the front mou击ain areas of midtemperare Yill Valley． Fuzzy analysis of similarity and priority ratioes of climatic factors are made，and regions most suitable for the growth of walnut are identified．The analytical resuIts are in acl ordanee with production reality．It pro— vides a scientific basis for the ratlena1 exploitation and u【ilization o￡cIimatic resources in the front molm tain areas in YiJi Valley and for the develoFmeDt of economic forests and rapid‘growing timber forests． Key wordl：eco-cllmati~faetor，Xinjiang wild walnut，Yili Valley． 1 I 一 、 概 况 新疆野核桃 (2uglans regis)分布在天山山 脉西部伊什格力克山北麓江嘎克萨依的映谷之 中 (霍城县大西沟也有少量 分 布)，即 北 纬 4 3。19 一23 ，东经82。15 一17 。现存野核桃 自然分布面积约 44．67ha，计3 100余株 垂直 分布在海拔 1 25O—l 550m之问的峡谷两侧， 与天山苹果、L[J杏、野山楂等组成落叶 阔叶野 果林群落。 据研究鉴定 “ ，新疆野核桃与栽 培 核桃 同属一种。仅在我国新疆伊犁谷地前山带有分 布 ，栽培品系分布很广 ，主要产区在陕西、山西、 河北和新疆塔里术盆地边缘等暖温带地区。而 其它野生核桃(J．cathayensis)则主要分布在江 苏、浙江、湖北、四川、云南等亚热带地区。按新 疆野核桃及栽培核桃的生态习性和栽培分布区 域，属暖温带树种 。据栽培试验它 们 难 以 在 中温带的北疆生存繁衍。为了揭示新疆野核桃 在中温带半干旱荒漠气候区的伊犁谷地前山带 生存 ，我们于1 981— 1 985年在巩留县野核桃林 区(以下简称 “林区 )及前山带的栽培核桃幼 林地 (以下简称 “幼林地 )建立2个气象哨， 进行风、温 、湿、 日照、降水、蒸发、地温等 项 目观测记录 。同时还搜集巩留、新源等县范 围内 (北纬43。l6 一 35 )10个气象站 (哨) 的气候资料，并把短时间序列的气候资料作订 正延长到1961—1980年进行综合的对比和 模糊相似优先 比分析。结果分述于后。 二、新疆野拔槐生态气候 因子的分 析 1．地貌特征 新疆伊犁谷地前山带野核桃林的存在是特 殊地形 条件形成特有 的局部地方气候 的结果。 从大地形来看，伊犁谷地是一个北、东、南， ‘ 车 文承 蒙北 京林 韭大 学 煎庆棠 ， 袁 嘉祖 耐 教授 审 腰} 参加 气象 观 铡 和资 料汇 总的 有米 晓专 ，范 学 旺， 张 柱 荣 ，韩 维 良等 同志。 谨此 课衰 谢 忱。 作者筲介；榇德 囊，男，S1萝， tSS1年毕皿于北 京 林学 院。冒I研究员。现任新疆林业建设项 目环境评竹办盛 室 剐主 任， 事韩生气象 ，森林生志的研究．曾发 “新孤林 业 气 候区捌 辱论支i0余糟，取得科研戚 B顼． 维普资讯 http://www.cqvip.com 三面高山环抱，向西敞开的山阃谷地。这些崇 山峻岭成为谷地的天然屏障，使北 冰 洋 的 寒 流、东部蒙古一西伯利亚大陆冷气团和南 部 塔 克拉玛干沙 漠干热气流对谷地的侵 袭 大 为 减 弱I向西敞开的缺口又有利于里海湿气和巴尔 哈什暖流流八，向东进入地形渐渐隆起变窄的 谷地东段山地，形成充沛的地形降水和温和湿 润的局地气候。而野核桃、天山苹果、山杏等 野果林正分布于山地下部。这是野核桃乃至野 果林生存的地貌因素。 2．生态气候因子分析 (1) 日照条件：从整个谷地而言，光照 充足 ，日照时间长。平原地区太阳总辐射量约 565．2kJ·cm ·年～，平均 日照时数2 634．2— 2 731．7小时，山区因坡向、坡度等地形因素影 响，日照时数 为1 50O—．2 500小时之间，林区为 1 737．2小H十，幼林地约为 2 300小时。从小气 候观测中得 知，投射至 林中及林地的光照强度 仅为空旷对照的10．4—25．0 。野核桃的生长 状况表明，树冠中下部枝叶纤弱，结果量很少， 年产量低，丰产年约为 57—90kg．ha_。，光照 条件不足是影响产量的因子之一。 (2)热量状况；据 研 究 ，核桃生长 的适宜温度范围是年平均气温 8— 14℃， 1月 平均气温 0一 一8℃，绝对最低气温 一25℃以 上 ，绝对最高气温35—39℃ ，≥1O℃积温2 800 -- 3 500％。根据我们观测和收集附近的气候资 料 (表 1)进行 比较，可 以明显看出林区的各 项热量指标均低于其生长的适宜温度范围。从 野核桃林的生产实践看 ，也出现产量低而不稳 ， 果核小而种仁不饱满等现象，正是林区热量不 足所致。但对维持生存繁衍的最低热量需求还 是基本可达到的。 从表 1资料还 可 以 看 出，林 区 以 下 海 拔 1 O00m左右的前山带是一条明显 的暖带 (据 考证这条带上以前也有野核桃林分布，后因人 囊 1 气慑 日子{亡基寰 (单位l℃) Tab．1 Collection table of~lima+．Je f|etors (℃) 簿 拔 年平均气温l1月早均温 7月平均气温 一8月平均 极皓最低 10℃积温1年平均降东璺 站 名 mean咖 I Ji矾lfyT Io MIul 了 ， f I．[utz 一A ．{licAt出 cu ted AT Lof ed豳 ion (m) Ak[tvde Station t~ pexatar~e l tt．mpex~ure lo℃ 】 3团斩站 Al I 739．o 8．3 —9．7 『 22．4 I 21．$ l一3o．0 『3 350．1 I 219．6 巩留县站 A 2 l 774．9 7．5 1 —11．2 j 21．1 2O．2 —37．6 ． 3 055．4 1 256．6 #Ⅸ A， 『 l 260 7-4 『 一6．5 l 1日-6 I 18．6 J一25．3 {2 062．i 624．5 稀 A． { i 000 8一 一6．5 22．4 『 21．4 ； 一23．5 2 878．4 I 442．5 薪豫县站 A5 l B2 ．2 8-5 I —T．0 1 1．0 J 20．2 —2"／．6 2 940．0 1 463．【 茶试站 A6 I约l 480 6．1 『 一6．7 } 16．9 l 16．i 一30．7 {2 010．9 J 781．9 野果林蚜站A， 约i 000 T．T 一8．1 20．4 19．T 一28．o I 3'90B．3 『 580．3 T1团橱站 A自 1约840 r·8 l一10． I 21·0 l 20一 {一35．1 3 003．T 478．9 种 羊拓 站 A口 8I7．5 9．i 一8．1 J 22．7 22．2 —34．4 J 3 440 ． 5 l 264．T 新豫雪崩站 i约1 772 1-6 J 一14-0 I 14-4 l3-1 8l1．1 综台值 A1 0 ’ 10．8 l —B．r 『 一20． 0 3 000．0 j 500．0 为干扰而消失)。以幼林地为 例，年 平 均 气 温 8．9℃，较上 部林区和下部河谷平原区的巩 留县气象站 (以下简称 “县 站 ”) 分 别 高 2．8℃和1．5℃} 7月平均气温22．4℃，较林区 和县站分别离 2．8℃和 1．3+C ≥ 10℃ 积温为 2 878．4I(_I，较林区多 r15'．2℃。因而前th带正 是发腱核桃 (以及山碴、草 薅、优 城 苹 果， 李)等经济林的良好区域。 (3)逆温层的特征及其在林 业 生 产 上 的意义t逆温是指气温随海拔高度增加而升高 的一种大气物理现象。据伊犁州气象台1961-- 1969年探 空胡测记录 逆 温强度最强的 1月份 平均强度为 9．5℃，最大边 22．6℃，逆 温 层 1月平均厚度为 950m，最大 为 2 077m。从地 1)新 疆土 地鞲 掉综 合考 察 编一 伊 掣地 区土地赍 酥综 台 评价与台理番ll甩的研巍 (柳蔫)。1口82． ． 一 25 — 维普资讯 http://www.cqvip.com 盈 1 不 蚓拜 设高 度一 月 气 温分布 F ．1 Di dbⅡ joⅡof r temperature in Jt~aary iⅡ d；fGrcat目njt吐dcs 面实测资料 (见图 1)，可以看出冬季逆温最 强是在海拔 80O—l 500m之间的前山带里，这 地带也正是野核桃林和野果林集中分在 带，其 1月平均气温和平均最低气温分别为 一6．5～ 一 6．7℃和 一lO．4～ 一13．5℃，较前山带的上部 和下部 分别 提高 1．6—7．5℃和 4．2— 8．3℃。 1 月份逆温的平均递增率每 100m为2．1℃，最大 达7．3℃。海拔l 500m以上逆温强度逐渐减弱， 野果林分布也逐新减少。冬季逆温一般从n月 中、下旬开始形成，到次年 3月上旬消退。再 表 2 毒液入侵时攮值低置 (℃)舯分布状况 Tab．2 DJ．stz-ibut．ion of minimum limit ftcmperatar~ in c3s‘s of cold current inva on (℃) 28-- 29~ 21-- 22 2 ~ 23-- 年” 24B 巩 日县 站 一26．2 —29．0 —33．0 幼林地 l 气温增值 l 逆 温递增 卑(每 loom) l 从表 2资料可以看出逆温强度有随入侵寒流强 度的增加而增强的趋势，极端最低 气 温 提 高 8．1～ l0．0℃。以县站 24年 的 极端最低气温 一 37．6c 米推断，林区极端 最 低 气 温 也 在 一 27．6℃以上，描资料介绍 相实地考察结果 野核桃能忍耐 一2O一 一25℃低温袭击，当气温 一 26 一 降到一3O℃以下时，则会产生严重冻害。如1984 年冬县站极端最低气温 一33．O℃，平原区种植 的野核桃树8一 l0年生枝干 ，优质苹果树，杏树 大部分被 冻死。而林区的最低气温只有短时间 降到 一25．3℃ ，这里所有核桃树、苹果树均无冻 害。以上分析表明，冬季强逆 温层的存在，使 其躲过低温袭击，是野核桃林及野果林带诺 的 存在和繁衍的关键。利用逆 温层的有利气候资 源，开发爸地前 山带 ，发展经济林或速生用材 林，使其安全直立越 冬具有重要的生态效益和 经济价值。 (4)降水状况t据资料分析 ，伊犁谷地 东段的降水分布是 由西向东、由河谷向山区随 着海拔高度增加而逐渐增加的 (见表 1)。前 山带降水量在 400--600mm，前 山野核桃林及 野果林带在fi00--S00mm，中山针叶 林 为 700 — 90Omm。这表明前山带及野核桃林带的降水 是比较丰富的，也是野核桃林及野果林生存繁 衍的另一重要条件。在海拔l 500m以上山地 ， 虽然降水丰富 ，但热量条件满足不了核桃林生 长的需求面使之消失。 (5)土壤条件：谷地东段 的土壤垂直分 布比较 明显。前 山带及野核桃林分布带所处的 土类大致是山地栗钙土和山地黑钙土两类。其 成土母质都是第四纪黄土堆积层。气候温和， 年降水量在400mm以上，植被种类多，生长繁 茂，覆盖度大部分在 7O％ 以上，枯枝落叶较 多，分解过程良好 ，腐殖质层厚度一 般为20— 50cm，有机质台量 7一 l2 。土质糨软，团粒 结构明显，pH值7．O一 8．0之 间 疏松肥沃的 土壤为野核桃林乃至野果林的生存提供 了良好 的基础 。 三、用模糊相似优先 比作按 拂 适 宜 鹰分 析 我们选取爸地东段的 73团农场站、 县 站 等 9个站 (哨)和全国核桃主要产 区 的 气 候 因子综合值作为样本， 依 次 记 作 A 、A z⋯ A 。，【三1年平均气温 (c )、 1月 平 均 气 (c。)等5个因子作为相似蹦 子 (见表 i)。 其中核桃主要产 区气候因子综合值是选取河北 0 0 t 川 Ⅲ 维普资讯 http://www.cqvip.com 阳 2 答地 求燕 生惹 气 供 阻予 分区示 盎圈 F ．2 M叩 sh wlⅡE也e dj 0丑inE ol 。c0一dh~ ic Z0Ile$ln the e时‘P_rL of血c V_1ley 昌黎、陕西洛南等 8个地区的气候 因 子 平均 值。 以综合值作为固定 祥本，然后应用模糊优 先比的计算程序，分别计算 出 5个因子的 9个 站与固定样本对应因子的相似程度 ，根据各站 5个因子的综合相似程度大 小，将谷地东段划 分三类地段 (见图 2)。 I、适宜核桃种植 区：包括幼林地 ，新源 县城附近地和野果林改 良场等地段，即指海拔 900—1 200m 的前山带。这里的气候条件与核 桃主要产 区综合气候 因子最相似，年平均气温 7．7～8．9℃ ，1月平均气温 一6．5一 一8．1℃， 极端最低气温在 一28~C 以 上 ，≥ 10℃ 积 温 2 878．4～3 O06．3℃，年平均降 水 量 442．5— 580．3mm。是发展核桃的适宜区。这些气候条 件也是发展山楂、草莓、优质苹果、李等，园 艺，经济林的良好区域。从近几年引种栽培核 桃、优质苹果、梨等林木的长势和初始结实情 况稳定 ，籽仁丰满得 到了验证。 Ⅱ．较适宜种植 区：此区域分布在适宜 区 上部 的野核桃林区，新源茶叶试验站 (即海拔 约 1 200—1 500m 之间)和下部71团农场 ，巩 乃斯种羊场 (海拔约800--900m之间)。其气 候因子与综合值比较相似。气候特点是上部降 水充沛 (年降水量 600-- 800mm)，年 平均气 温仅6．1 ．2℃，≥IO~C积温在 2 IO0~C左右 ， 低于综台值和适 宜核桃生长的热量范围。故因 热量不足造成核桃产量低而不稳’下部 区域则 因冬季极端最低气温在 一30 ℃以下，不能确保 核桃及果树优良品系安全越冬。 Ⅲ．不适宜种植 区：包括巩留县城附近 的 平原 区 (指海拔 800m 以 下 ) 和 山 区 海 拔 l 500m以上的地区。这里的气候 因子与综合值 不太相似。平原区主要是冬季极值低温常常在 一 3Ooe以下，限制了核桃及其它优良果树的安 全越冬’上部山区则 因热量更加不足致使果树 难以生存。 上述分析虽然着重五个主要气候因子，而 且是等权来作的区划，难免有不足之处，但 区 划结果与生产实际是拟合的。 四 、小 结 1．新疆野核桃林天然分布带处在伊犁谷 地前山带降水、热量较为丰富且冬季又处在谷 地强逆温层的生态环境之中。这可躲过冬季寒 流低温对野核桃及野果林的袭击，同时林区土 壤肥沃、深厚 ，是该地区保存新疆野核桃 及落 叶闰叶林带谱的决定性因素。 2．根据模糊相似优先 比分析区划的结果 表明海拔 900一 l 200m之阆的前山带是栽培核 桃的最适宜地带，也是山 楂、优 质 苹 果，草 莓、李等，园艺、经济林生产的良好地带。这 条带在伊犁谷地约有6 500ha，如果近期能开发 5 o00ha，种植山楂、草莓、黑穗醋栗、优质苹 果等经济林，既可避免优质苹果在平原区遭受 周期性低温凉害的威胁 ，又减少园艺和经济林 与农业争地 、争水的矛盾 ，为山区农牧民脱贫 致富开辟新的速径。 3．现存天然野核桃林分布带作为野生物 种资源基因库保护是非常必要的。但生产实践 表明该区段热量，光照 欠佳，核桃产量低微， 经济效果甚差，不宜作核桃发展区。 参 考 文 献 [1]严兆福I新疆的野棱 枷林． #业科技通迅， (I o】． 15— 18· 1082。 [8]胰西皋树研究所主编 棱 桃， 中国林业出版社，58-- 68， 1888． [3]裒 蔫 租_ 应用模 糊 l相烈忧先 m~1K划 中国 油 撖横 引种 分 布，北京林学院学报， (1)，1--1 3，1 988。 (收 稿l 1988年 7月 19日，改 匣『l 1 989年 1月 6日) 维普资讯 http://www.cqvip.com