山西晋中地区避晚霜核桃品种的筛选

李 阳, 史高川, 王晋峰, 田 鑫*

(1.山西农业大学果树研究所,山西 太原 030031;2.山西农业大学资源环境学院,山西 太原 030031)

核桃(JuglansregiaL.)是我国栽培面积最大的经济林树种,主要分布于山区丘陵贫困地区,根据国家林业和草原局统计数据,我国核桃栽培面积已突破800万hm2(1.2亿亩),栽培核桃已成为山区群众脱贫的主要途径[1-2]。近些年来由于全球气候变暖导致春季气温升高,核桃萌芽期提前,从而增加了核桃晚霜冻害风险[3-5]。在我国北方核桃主产区频发的晚霜灾害严重影响了核桃产业的发展,近15年来共发生5次严重的晚霜灾害,分别在2006、2010、2013、2018和2020年,每次冻害均伴随着严重的降雪降温过程导致核桃产区造成大面积减产,其中2006、2013年晚霜冻害造成山西核桃主产区汾阳、左权、黎城等地基本绝收,2010、2018、2020年晚霜冻害造成山西核桃主产区减产80%[6]。多年来研究人员发现核桃萌发初期嫩叶幼果阶段抗寒能力最弱,当环境温度低于-2 ℃时,核桃嫩叶幼果就会发生不可逆转性质冻害,萎蔫死亡,因此选择避晚霜晚花核桃品种已成为核桃产业发展中亟需解决的关键问题[7-9]。本研究于2018年对山西农业大学果树研究所核桃资源圃中80个普通核桃品种进行调查,并筛选出受冻害影响较小的3个品种‘秋香’‘西岭’‘fh1号’,后续以主栽品种‘ 辽宁1号’为对照进行冻害影响研究,旨在选择适宜山西栽培的避晚霜品种,为山西核桃产业健康发展提供品种选择和理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2017—2021年在山西农业大学果树研究所核桃资源圃进行。试验地地处黄土高原丘陵区,为核桃适宜栽培区域。该区位于东经112°32′、北纬37°23′,海拔820～900 m,地下水位150 m左右。东西长4 km,南北宽1.5 km,自然形成一个弯钩形状。年平均气温10.6 ℃,极端最高气温为38.5 ℃,极端最低气温为-23.6 ℃,无霜期160～180 d,全年日照时数为2 300 h,年降雨量400～600 mm。黄壤土,厚度大于100 cm。

1.2 试验材料

试材为山西农业大学果树研究所核桃资源圃内保存的80份普通核桃种质,分别为辽系、鲁系、金薄香系列、金薄丰系列、中林系列、西洛系列、西扶系列、晋龙系列、礼品系列以及‘fh1号’‘秋香’‘西岭’等,树龄12～16 年,栽培管理条件一致。

1.3 试验方法

1.3.1 冻害及产量调查

分别于2018年4月3日—5日,2020年4月10日—11日,2020年4月21日—23日晚霜冻害发生后调查不同品种冻害后表现,气象数据如图1所示,调查标准参照王一峰等[10-12]制定的冻害调查,研究方法稍作修改进行冻害产量影响调查,分别于晚霜冻害发生7 d后,每品种选择3个生长势基本一致的单株,在每单株树冠不同方向、同部位选择3个结果母枝进行树体冻害调查。2017—2021年秋季核桃果实采收时记录每个核桃品种的最终总产量,受冻年份计算每个品种的减产率。

图1 2017—2021年4月份日最低气温

减产率=(正常年份品种产量-受冻年份品种产量)/正常年份品种产量。

1.3.2 冻害调查标准

冻害调查分级标准见表1。

表1 冻害分级标准

1.3.3 避晚霜品种物候期调查

物候期观察于2019年3月—5月在山西农业大学果树研究所核桃资源圃进行,每个品种选择3个生长势基本一致的单株,在每单株树冠不同方向、同部位选择3个标准枝标记观察,每1～2 d观察1次。观察内容有:芽萌动、芽开绽、展叶期、雌花期(初花期、盛花期、末花期)、雄花期(初花期、盛花期、末花期)[13-14]。

1.3.4 物候期调查标准

芽萌动期:以混合芽为观察对象,有25%混合芽第1、2对硬质芽鳞开裂芽开始膨大。芽开绽期:有5%的芽鳞片完全开裂,露出复叶原始体。展叶期:5%以上的枝条有5%的第1片幼叶基本展开。雌花期(初花期、盛花期、末花期),初花期:5%雌花柱头伸出,分叉成30°～45°;盛花期:雌花50%以上柱头分叉至30°～45°,呈羽状发亮;末花期:柱头失去光泽且发黑,表面干枯,萎缩。雄花期(初花期、盛花期、末花期),初花期:雄花序基部小花开始分离、萼片刚开裂,显出花粉,开始散粉向前略有延伸;盛花期:50%雄花序停止延伸,有黄色花粉开始散出;末花期:25%雄花序散粉结束,变黑脱落。

1.4 数据处理与分析

采用Microsoft Excel 2013软件进行数据统计,运用IBM SPSS Statistics 21进行方差分析及相关性分析。

2 结果与分析

2.1 不同核桃品种2018年冻害调查及抗晚霜品种筛选

2018年4月6日—7日在山西发生了严重的倒春寒晚霜冻害,最低温度—3 ℃,并伴随降雪过程,通过对受灾严重的山西农业大学果树研究所核桃资源圃内所保存的80份普通核桃种质资源(雌先型种质23个,雄先型种质57个)进行冻害影响调查(见表2),发现雌先型品种冻害等级为1的品种无;冻害等级为2的品种有1种,是‘上宋6号’;冻害等级为3的品种占总数的35%,主要为辽系核桃与鲁系核桃,这两个系列的雌先型品种抗冻性较差;冻害等级为4的品种占其总数的61%。雄先型品种冻害等级为1的品种仅有‘ 秋香’;冻害等级为2的品种占总数的9%,有5种,分别是‘ 岱丰’ ‘西洛9号’‘清香’‘西岭’‘fh1号’;冻害等级为3的品种占总数的44%,有25种,主要为辽系核桃与鲁系核桃,说明这两个系列的雄先型品种抗冻性较差;冻害等级为4的品种占总数的46%,有26种,主要为金薄香系列、西扶系列与西洛系列的核桃,这3个系列的核桃抗冻性极差。从核桃种质的减产量来看,雌先型品种平均减产量87%,雄先型品种平均减产量为78%。其中‘秋香’‘西岭’和‘fh1号’3个核桃品种受倒春寒影响较小,顶花芽挂果率70%以上,植株正常挂果,未发生冻害后生理落果现象,与2017年相比,核桃减产量小于20%。综合以上结果,在2018年晚霜冻害影响调查后,初步筛选出‘秋香’‘西岭’和‘fh1号’3个抗晚霜品种资源。

表2 晚霜冻害对不同核桃品种产量的影响

2.2 抗晚霜品种物候期调查

2019年对2018年冻害调查中发现的抗晚霜核桃种质资源以‘ 辽宁1号’为对照进行物候期调查。由表3可知,3个抗晚霜核桃种质物候期各有不同,其中芽萌动期在3月28日-4月15日期间,芽开裂期在4月2日-4月19日期间,展叶期4月6日-4月21日,雌花期4月10日-5月4日,雄花期4月5日-4月28日,各时期最早的品种均为‘ 辽宁1号’,而品种‘ 秋香’最晚;3个品种萌动期、雌花期、雄花期顺序为‘ 西岭’‘ fh1号’‘秋香’,且均显著晚于对照‘ 辽宁1号’,具有相对较好的晚花避晚霜能力。

表3 抗晚霜核桃品种物候期观察 单位:月-日

2.3 2020年避晚霜品种冻害调查

2020年山西省晋中地区于4月10日-11日、21日-23日发生了两次倒春寒晚霜灾害,按照气象学划分,10日-11日霜冻属于平流辐射型霜冻,全域降温并伴随降雪过程,最低温度均低于-2.1 ℃,21日-23日霜冻属于平流型霜冻,降温主要发生距离地面3 m以内气流经过区域,最低温-4.8℃[15-16],两次晚霜灾害均给区域内核桃经济林造成严重灾害。项目组成员分别于4月18日、29日两次冻害发生后7 d对避晚霜品种进行冻害调查(见表4),发现品种‘ 秋香’萌芽期晚,两次均未受冻害影响,顶花芽发育良好并正常结果;‘ 西岭’4月10日-11日正值叶片展叶期和雄花初花期,第1次冻害对其雄花及叶片影响较大,但未对雌花造成影响,雌花正常开花;4月21日-22日晚霜对‘西岭’影响严重,该品种正值其雌花末期,抗冻性差,地面3 m以内顶花芽全部受冻脱落,后续观察发现‘西岭’具有较强的侧芽萌发坐果能力,侧花芽萌发坐果率50%以上,可有效地减少霜冻带来的影响;‘ fh1号’第1次冻害发生时未萌发,可规避早发性晚霜冻害,第2次冻害发生时正值其雌花期,受冻害影响严重,顶花芽脱落严重。

表4 2020年避晚霜核桃品种冻害调查

2.4 不同品种连续5年产量分析

综合2017—2021年各核桃品种间产量(见表5),在常规年份(2017年、2019年、2021年)‘ 西岭’‘fh1号’产量显著高于其他品种。但由于2018年4月6日-7日晚霜冻害,导致‘ 辽宁1号’减产66%;2020年4月10日-11日、21日-23日发生两次倒春寒导致‘ 辽宁1号’‘西岭’及‘ fh1号’分别减产80%、30%和70%。综合5年产量分析可得出,品种间产量由高到低顺序为‘西岭’>‘秋香’>‘fh1号’>‘辽宁1号’,且‘西岭’和‘秋香’5年综合产量比‘fh1号’高12.3%～13.9%,比‘ 辽宁1号’高32.1%～34.9%。在山西晋中地区,‘ 秋香’‘西岭’能有效避开晚霜冻害。

表5 各品种核桃5年期间单株产量 单位:kg·株-1

3 讨论与结论

核桃的物候期因品种及当年的气候条件呈现一定的差异[17-18]。通过2018年晚霜冻害对不同核桃品种产量影响调查,筛选出减产量较小的种质‘西岭’‘秋香’‘fh1号’。2019年以主栽品种‘辽宁1号’为对照,对4个核桃品种进行物候期观察,发现‘西岭’‘秋香’‘fh1号’物候期较对照均有不同程度的推后,具有晚花特性,其中‘秋香’物候期推后最晚,这与徐颖[19]等的研究结论相一致。他们认为,‘秋香’核桃萌芽期、雌花开放期晚,在各试栽地萌芽期都比其他品种晚10～15 d。在2020年发生的不同时期不同类型晚霜冻害中3个避晚霜品种表现各不相同,‘西岭’较强的侧芽萌发坐果能力使其具有较强的抗冻害能力,这与张建英[20]等的结论一致。他们认为,核桃新品种‘西岭’的萌发期比‘ 辽宁1号’晚4～5 d,4月14日左右雄花开放。而‘秋香’的物候期较其他品种晚使其有很强的避晚霜能力,‘fh1号’核桃优系资源可有效规避发生于4月15日以前的晚霜危害,但无法规避4月下旬的晚霜风险。通过连年对不同核桃品种间的冻害调查、物候期观察、品种资源冻害调查及其产量的综合评价发现‘秋香’和‘西岭’ 为避晚霜核桃品种。这两个核桃品种组合可作为山西晋中地区避晚霜核桃品种进行栽培推广。该研究可为山西省核桃易发生冻害产区品种更替提供理论依据。