磐石大榛子富太镇低山丘陵生态环境保护与可持续发展案例研究

戴君虎^1,2,3*，杨 靖⁴，周 宇^1,2，付晶莹¹，朱梦瑶^1,2，杨丽虎^1,2，宋宏伟⁵，
乔云波⁶，陈存华⁶，吴云明⁷，陈宝利⁷，穆超⁷，宋云峰⁸，
赵 静⁹，黄洪立⁹，祝晓光¹⁰，刘 闯¹

1. 中国科学院地理科学与资源研究所，北京 100010；
2. 中国科学院大学，北京 100049；
3. 中国-巴基斯坦地球科学研究中心，伊斯兰堡 45320，巴基斯坦；
4. 长安大学地球科学与资源学院，西安 710054；
5. 吉林省农业科学院果树研究所，长春 136100；
6. 吉林省吉林市磐石市农业农村局，磐石 132308；
7. 吉林省吉林市磐石市富太镇人民政府，磐石 132308；
8. 吉林省吉林市磐石市富太镇农业农机服务站，磐石 132308；
9. 吉林省吉林市磐石市锋利林下经济作物种植合作社，磐石 132308；
10. 北京天航华创科技股份有限公司，北京 100085

摘 要：吉林磐石大榛子低山丘陵生态地理环境保护和可持续发展案例产品种植于磐石市富太镇，地处松辽平原向长白山过渡地带的低山丘陵区，属中温带湿润季风区，区域内降水充沛。全镇水体质量优于集中生活饮用水地表水源地二级保护区的水质要求；土壤呈酸性，主要类型为灰棕壤、白浆土与冲积土，土壤质量优于农用地土壤污染风险筛选值。良好的区域自然环境十分适合大榛子的种植和经营，案例产品种植于退耕还林区域，共计230 hm²，主要为平欧榛（Corylusheterophylla×C. Avellana）的几个品种，包括达维（84-254）、玉坠（84-310）与辽榛7号（82-11）。由案例区位置、生态环境地理数据、产品属性数据、经营管理数据、照片等5个数据文件组成，数据集储存为.shp、.tif、.xlsx、.docx、.txt及.jpg格式，数据量为17.9 MB。

关键词：磐石市富太镇；平欧榛；低山丘陵；地理特色产品；案例

DOI: https://doi.org/10.3974/geodp.2021.04.07

CSTR: https://cstr.escience.org.cn/CSTR:20146.14.2021.04.07

数据可用性声明：本文关联实体数据集已在《全球变化数据仓储电子杂志（中英文）》出版，可获取：
https://doi.org/10.3974/geodb.2021.12.41.V1 或 https://cstr.escience.org.cn/CSTR:20146.11.2021.12.41.V1.

1 前言

随着我国社会经济快速发展，人民群众对生活品质要求也越来越高，对优质农产品的需求更大。在此背景下，“优质地理产品”受到空前重视，它包括地理标志产品、地理特色产品与地理传统产品[1,2]。目前，“绿水青山就是金山银山”理念（下文简称“两山”理论）在我国深入人心，且不断付诸实践。其中，生态产品就是践行“两山”理论的重要抓手和物质载体[3]。榛果作为世界四大干果之一，因含较高的蛋白质和氨基酸，还含有抗癌化学物质紫杉醇[4]，营养价值极高，因此有“坚果之王”的美誉。榛果也是一种重要的生态产品，国内外市场需求量很大。

案例研究区富太镇位于吉林省磐石市，地处松辽平原向长白山过渡地带的低山丘陵区，属中温带湿润季风气候区，具有丰富的水利与林业资源[5]。富太镇作为传统农业村镇，依靠柳杨水库等水源的优质水源条件，在退耕还林区域种植了吉林磐石大榛子优质地理特色产品。作为低山丘陵生态地理环境保护与可持续发展案例，富太镇大榛子种植、生产、加工和销售将成为区域乡村振兴和生态文明建设的重要示范，兼具生态效益、经济效益和社会效益。

2 数据集元数据简介

《磐石大榛子富太镇低山丘陵案例生态地理环境保护与可持续发展案例数据集》[6]的名称、作者、地理区域、数据集组成、出版与共享服务平台、数据共享政策等信息见表1。

3 案例数据开发

案例数据集由5个子集构成，分别为案例区位置数据、生态地理环境数据、产品属性数据、经营管理数据、照片，该数据集储存格式为.shp、.tif、.xlsx、.docx、.txt及.jpg格式，数据量17.9 MB。

3.1 案例区生态地理环境数据

3.1.1 案例区范围

磐石市富太镇位于吉林省中南部，距磐石市市中心19 km，辖区介于东经126°08′- 126°20′，北纬42°52′-43°06′，总面积为192 km²（图1a）。

图1 案例区地理位置和地形水系图

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3.1.2 案例区主要自然地理特征

富太镇地处松辽平原向长白山过渡地带，属低山丘陵区，丘陵因构造剥蚀作用多呈现浑圆状形态，并呈东高西低、北高南低的地势格局，海拔多在300-460 m之间，坡度多在5-25°之间。最高点位于南大顶子山（海拔为825 m），最低点位于岫水村东南区域（海拔为258 m）。境内属于辉发河大流域，境内河流包括富太河、新民河、联河、司家街河与南金河。河流总长55.06 km，流域面积为15.99 km²（图1b）。榛子种植区的河网发育良好，土壤主要类型为灰棕壤、白浆土与冲积土，地理环境优越，有利于平欧榛的自然生长。

3.1.3 案例区气象条件

本部分所用数据来自国家气象数据中心的中国地面气象日值数据集[1]。分析表明，富太镇为温带大陆性季风气候，四季分明，春季干燥且多大风，夏季炎热多雨，秋季凉爽晴朗，冬季漫长寒冷。研究区年均温为5.20 ℃，无霜期约130天，4-10月大于0 ℃的积温为1,972.9 ℃。年平均降水量为723.4 mm，其中5-9月为雨季，降水量达576.8 mm，日平均相对湿度达69.05%。年平均风速为1.99 m/s。平均日照时数为6.35 h，年日照时数达2,318.27 h（图2）。

图2 1990-2019年案例区气象特征

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为反映植物分布与气候要素关系，本研究使用温暖指数（Warmth Index，WI）作为大榛子生长的热量指标[8]进行计算。1990-2019年间，富太镇温暖指数的正态分布结果显示，区域最适温暖指数为105.07-109.13 ℃·月（图3a）。最小值（101.27 ℃·月）出现在1993年，最大值（117.51 ℃·月）在1998年，WI平均值为107.60 ℃·月，标准差（SD）为3.86 ℃·月（图3b）。根据我国温带代表性植物分布与温暖指数的关系[9,10]可知，富太镇的温度条件非常有利于平欧榛的生长发育。

图3 1990-2019年富太镇温暖指数频率分布(a)和年际变化(b)

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3.1.4 案例区土壤理化性质

案例分析土壤采自案例区大榛子种植区，共计9个样点（图4），每个样点按土壤深度从表层往下30、40 cm各采1个样品，共计18个样品。本研究重点测试了土壤样品的碳氮含量百分比以及碳氮比(C/N)，以反映土壤肥力情况；进行土壤微量元素和重金属元素分析，以确定土壤营养元素含量及是否存在重金属污染。数据测试结果由中国科学院地理科学与资源研究所理化分析中心提供，该实验室具有CMA资质认定证书。首先使用200目土壤筛将样品进行筛选，然后使用球磨仪进行粉碎处理，样品烘干后，用总有机碳/总氮分析仪（Vario TOC Cube）分析碳、氮含量，再经消解后使用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）分析微量和重金属元素含量。测试结果见表2和表3。

图4 案例区土样、水样采样点分布图

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分析表明，富太镇土壤呈酸性，在检测的18个土壤样品中，氮（N）含量约0.07%-0.64%，碳（C）的含量约0.55%-7.00%，C/N约7.16-11.62。9个村30、40 cm两个采样深度的平均碳含量分别为2.11%和1.88%，氮含量分别为0.21%和0.19%，C/N分别为9.42和8.98，标准差均较小，土壤的C、N含量与比值空间差异小，表层土壤有机碳含量、氮含量与C/N均高于底层土。四合村土壤样品的碳氮含量最高，东新村土壤样品的碳氮含量最低。土壤砷（As）、铬（Cr）、铜（Cu）、镍（Ni）、铅（Pb）、锌（Zn）含量均优于农用地土壤污染风险筛选值[11]。

3.1.5 案例区水环境特征

我们在案例区选取10个水体采样点（图4）。本研究使用原子发射光谱法测定砷（As）、镉（Cd）、铬（Cr）、铜（Cu）、磷（P）、铅（Pb）、硒（Se）含量，使用原子荧光法测定汞（Hg）含量，分别使用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）与原子荧光光谱仪（AFS）完成检测（表5）[2]。将其与国家标准[12]进行对比，参照项目标准限值（表4），发现柳杨水库、西北水库、黄瓜架村、解放村、长岗村、新民河、富太河、司家街河为I类水，达到国家自然保护区水质要求；联河为II类水，达到集中生活饮用水地表水源地一级保护区的水质要求；徐家村（未见种植大榛子）为III类水，达到集中生活饮用水地表水源地二级保护区的水质要求。10个水样采样点的砷、镉、铬、铜、铅、硒、汞均达到I类水的水质要求。联河的磷元素含量达II类水水质要求。

3.2 产品属性数据

3.2.1 磐石大榛子产品

本案例所谓大榛子系指平欧榛（Corylusheterophylla×C. Avellana）的达维（84-254）、玉坠（84-310）和辽榛7号（82-11）等主要品种。平欧榛是我国本土分布的桦木科榛属平榛（Corylusheterophylla）与引种的欧榛（Corylusavellana）杂交选育出的优良品种，它集中了欧榛与平榛的优良遗传基因，既具有平榛的抗寒适应性强及优良风味的特点，又具有欧榛丰产、出仁率高的特点[13]。上述品种主要由辽宁省经济林研究所选育。其中，1999年选育出的第一批抗寒类型杂交品种主要包括平顶黄、薄壳红、达维、金玲、玉坠等；2000年又选出29个杂交优系。从生长发育过程看，平欧榛一般在4月上旬开花，花期长度为10-15天。5月下旬挂果，8月底至9月初成熟，果实生长期超过100天。生长周期40年以上，一般建园3年即可开花结果，7年左右进入盛果期[14]。

本案例富太镇平欧榛的主要品种达维、玉坠和辽榛7号等特性如下[15,16]（图5）：

（1）达维（84-254）：生长强壮，树姿直立。坚果椭圆形，平均单果重2.6 g，果壳褐色，壳厚度为1.5 mm，果仁光洁，饱满，风味佳，脱皮率70%，出仁率42%-44%。越冬性强，基本没有抽条现象，休眠期可抗–35 ℃低温，适宜在年平均气温4 ℃以上地区栽培。

（2）玉坠（84-310）：生长强壮，树姿直立，树冠大。坚果长圆锥形，暗红色，平均单果重2.0 g，果壳1.15 mm，果仁较小，风味佳，品质好，脱皮率90%，出仁率达43%左右。抗寒性强，休眠期可抗–35 ℃低温。

（3）辽榛7号（82-11）：中等生长，树姿开张，树冠大。坚果圆锥形，红褐色，美观。果壳厚度中等，果仁饱满，光洁，风味佳，果仁皮易脱落，出仁率达40%。抗寒越冬性强，冬季抗–35 ℃低温，适宜冬季有雪覆盖，年降水量700 mm以上的地区栽培。

图5 三种平欧榛形态（达维、玉坠、辽榛7号）

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3.2.2 大榛子生物学特征

平欧榛为落叶灌木或小乔木，高1-7 m；树皮和枝条呈暗灰色，无毛，小枝黄褐色，有柔毛和刺状腺体；叶的轮廓为矩圆形或宽倒卵形，长4-13 cm，基部心形，有时两侧不相等，边缘具不规则的重锯齿，中部以上具浅裂，侧脉3-5对，叶柄纤细；雄花序单生且大约4 cm长；果实近球形，单生或2-6枚簇生，长约7-15 mm，无毛或仅顶端疏被长柔毛；果苞呈钟状，外面具细条棱且密被柔毛与刺状腺体；序梗长约1.5 mm且密被短柔毛[17,18]。

平欧榛郁闭度在10%-12%，耐寒喜湿，冬季休眠期在700 h以上，可度过–35 ℃的严冬，适宜在年降水量700-1,200 mm的地区栽种，花期4-5月，果期8-9月。平欧榛是喜光品种，阳坡及半阳坡且坡度在5°-25°种植为宜；在壤土、砂土、粘土及轻盐碱地上均能生长。在土壤质地为轻壤、中壤，pH值在6.0-7.5，石砾含量30%以下的情况下更有利于榛子的生长。平欧榛对地势要求不高，但更适合在海拔较低的地方生长。

3.2.3 大榛子分布特征

我国北方榛属植物最常见物种是平榛和毛榛（C. mandshurica），分布区包括东北和华北地区，主要集中在黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古和河北等省区（图6a）。

在富太镇，平榛在自然环境下广泛生长，而引种的平欧榛，主要栽种在东北方向四合村后自然屯的东山（80 hm²），西北方向东新村西北屯的西北坡（70 hm²）和柳杨村红石屯的西山（15 hm²），北部司家村司家屯的东山（8.5 hm²），中部的三道岗村自由屯北坡（40 hm²）和中和村土顶子村东山（5 hm²），南部的南阳村西沟屯东山（6 hm²）、长岗村六合屯东山（3 hm²）与富太村解放屯（3 hm²）等地（图6b）。

图6 中国平榛、毛榛自然分布范围(a)与富太镇平欧榛人工种植范围(b)

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3.2.4 大榛子营养成分

本项研究将磐石平欧榛的三个品种分别与通化所产平欧榛、干果张榛子和美国农业部（the United States Department of Agriculture, USDA）发布的榛子营养含量标准进行比较。评价指标包括能量、蛋白质、脂肪、碳水化合物与钠，含量测试结果对比《食品安全国家标准 GB 5009.5—2016》[19]测定蛋白质、脂肪与钠含量；参照《食品营养成分基本术语 GB/Z 21922—2008》[20]测定能量与碳水化合物含量（表6）。测试结果发现在每100 g案例产品中，富太三种平欧榛（达维、玉坠、辽榛7号）的能量、蛋白质、脂肪和碳水化合物的平均含量值分别为2669.3 kJ、21.0 kJ、54.1 g、18.3 g，中国食品营养素参考值[3]的平均值分别为31.7%、35.0%、90.3%、6.3%。较通化榛子，具有更多的能量与蛋白质；较干果张大榛子，具有更多的蛋白质与碳水化合物，更少的脂肪；较美国农业部含量标准，具有更多的能量、蛋白质和碳水化合物，更少的脂肪（表6）。

3.3 产品经营管理数据

3.3.1 社会经济概况

磐石市富太镇共辖1个社区14个行政村，47个自然屯，总人口10,432人。耕地总面积9,715 hm²，粮食年总产量11万t。林区总面积19,402 hm²，林区天然林居多，含少量防护林、经济林和果树。天然林优势物种包括兴安落叶松、红松、樟子松、小叶杨、旱柳、蒙古栎、胡桃、槐、白桦、水曲柳等；果树包括鸡心果、苹果、杏、李和龙丰果等。“十三五”期间，社会固定资产累计完成16亿元，规模工业总产值累计完成18亿元，财政收入2,350万元。富太镇大榛子树种植面积230 hm²，若以株行距为3 m×3 m栽种，每hm²可种植1,100株，种植区合计可种树25.3万株，若按第五年亩产350 kg计算，域内榛子总产量为1,207.5 t。富太镇先后获得全面推进依法治市法治建设示范乡镇、全省先进法律服务站、吉林市文明乡镇荣誉，南长岗村、长岗村先后被评为全国民主法治示范村、全省民主法治示范村，东新村2020年被评为吉林省“一村一品”示范村。2021年，富太镇被中央农办、农业农村部、宣传部、民政部、司法部、国家乡村振兴局等6部门评为第二批全国乡村治理示范乡镇。

3.3.2 榛果经营管理

榛果在磐石市富太镇种植、经营具有良好基础和非常有利的条件。经营管理上尚需注重以下方面内容。

（1）深入开展产学研政合作。中国科学院地理科学与资源研究所与磐石市政府已正式签订了“科技合作框架协议”，这是深入开展产学研政合作的有利条件，应继续坚持下去。

（2）发挥合作社带头作用。磐石市锋利专业合作社带动四合村、三道岗村等9个村4个园区293户农民参加大榛子种植和营销。合作社现有成员27人，配备有风选机、脱皮机和封口机等设备，并于2018年注册相应商标品牌，2020年为9个村增加村集体收入近20万元。此外，地方政府还采取“树上开花、林下结果”多种经营形式，在榛树下种植威灵仙、白头翁、蒲公英等中药材10余hm²，又增加产值30余万元。

（3）加强育种，建立种质资源库。由于野生榛属植物经济价值较低，分布破坏严重，一些珍贵种质正在消失。世界上有20多个国家和地区建立了榛属种质资源保护库[21]，其中大多数为欧榛品种及野生滇榛、刺榛种。这虽为保护榛属种质资源创造了条件，但优良榛果品种仍十分有限。因此，为了进一步推广种植，提高榛果品质，增加产量，继续尽快建立种质资源库。在此基础上，应继续加强科学育种，改进繁殖技术。

（4）科学种植，加强管护。榛子喜光，抗逆性强，适宜生长在弱酸性土壤环境下，在缓坡地、平地、不易积水地、沙地等均可栽种[22]。为提高榛果产量，最佳的施肥时间为缓慢生长期（4月15日至5月15日）；次之为第二次快速发育期结束时期（6月15日以后），追肥可提高榛果的品质。整形修剪方面，平欧榛主要作少干丛状形和单干型两种树形。修剪方法也各不相同[23]。耕作方面，土壤直接关系到榛树的生长发育和结实，其方法包括：深翻扩穴、耕作、间作、松土与除草、清耕法、生草法等。除此之外，还应注意病虫害防治。

3.4 产品传统与传承

榛果在我国食用历史悠久。在西安半坡仰韶文化遗址中即有大量榛子果壳，足见已有五六千年的利用历史[24,25]。在我国古代历朝本草经中，也有丰富的榛果利用和栽种记载。明代李时珍在《本草纲目》果部第三十卷，称榛“仁‘气味’甘，平，无毒”；“主治：益气力，宽肠胃，令人不饥，健行。止饥，调中开胃，甚验”[26]。关于其生境条件，李氏认为“生辽东山谷。树高丈许，子如小栗，军行食之当粮。……关中鄜坊甚多”。郑玄注释《礼记》时，从字形上看“榛从秦”，以此说明榛与陕西（秦）的密切关系，可见其在辽东和中国中部地区均有广泛栽种。清朝状元出身的著名植物学家吴其濬在《植物名实图考》和《植物名实图考长编》中均详细记述了“榛”[27,28]，再次强调“辽东、上党皆饶”，并根据丰润县志资料认为其境内“念经峪山在县东北，多产榛，岁可产百石，远近居民，咸取利焉”。历史上东北和华北也是榛的重要分布中心[29]。

榛还是我国古代文人雅士席间唱和与互相馈赠的佳品，历代文学作品对其也有很多生动形象的描述。非常有趣的是，吴氏在《植物名实图考长编》指出，《庄子》所论“狙公赋芧，朝三而暮四，众狙皆起怒”。其中，“芧”即榛子，这也说明榛在古代文学作品和历史记载中都占有非常重要的地位。《植物名实图考长编》特别提到，榛即是“山有榛之榛，枝叶似栗树，子似橡子，味似栗，枝茎可以为烛”，除谓浑身是宝外，重点是说榛子早在《诗经·邶风·简兮》中即有“山有榛，隰有苓”的吟咏。此后，唐朝诗人柳宗元道：“反如在幽谷，榛翳不可攀”（《构法华寺西亭》），韦应物有“数家砧杵秋山下，一郡荆榛寒雨中”的诗句（《登楼寄王卿》）；宋朝梅尧臣诗曰：“远火生樵舍，荒榛乱野蹊”（《山中夜行》）；而司马光用《席上赋得榛》来赞美榛子：“微物生山泽，萧条荆棘邻。何人掇秋实，此日待嘉宾。虽无木桃赠，投此寄情亲”。明朝诗人李东阳为感谢朋友惠赠榛子还专门赋诗一首《谢萧文明惠榛子》。从地名史上看，富太镇名称来源于富太河，而该河河名则源自满语“佛多和”或“富尔哈”[30]。前者汉语意为柳树，后者是杨树。由于吉林是清王朝的“龙兴之地”，这些信息在《嘉庆重修一统志》和乾隆朝的《钦定盛京通志》中均有体现。无论是杨树还是柳树，都说明在历史上该地生态环境优良，都是草木丰茂之地。

4 生境监测系统

4.1 建立长期生境监测系统

为更好的监测平欧榛的生长环境与发育过程，富太镇中和村于2021年3月建立了生境自动观测站。现已利用该监测站，建立低功耗物联网感知系统，功能包含实时景观拍摄、气象要素、空气、土壤、水质、植被、物候、病虫害等的自动识别和记录。可进行全天候数据采集，后续将布设更多观测站点。

图7 地面观测站以及观测到的实时生态环境数据

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4.2 巩固退耕还林成果，严守耕地红线

磐石大榛子林也是重要的经济林和生态林，既能够保护环境，又能够带来可观的经济和社会效益。目前，富太镇榛果林全部分布于退耕还林区域，不占用耕地，这也是可持续生产和经营的重要体现。在后续产业发展过程中，还应继续严守耕地红线，有序引导村民种植榛子林，促进社会经济可持续发展。

5 结论与讨论

吉林省磐石市富太镇地处松辽平原向长白山过渡地带，优良的地理环境孕育了具有区域特色的磐石大榛子这一优质地理产品。本案例研究中，磐石市委、市政府与中国科学院地理科学与资源研究所合作，充分利用科研院所的科技优势，将其用于改善民生，即通过优质地理产品生境保护与可持续发展有机结合起来，磐石市锋利合作社成员带领村民推广绿色种植理念，实现科技与市场在民生改善原则下的统一，采用的科学理论、工程技术与管理模式具有重要参考价值，它将为推动地方经济发展、环境保护和生态效益的提高提供宝贵的实践经验。

在建立生态环境实时监测系统基础上，加强物候观测，进而发展产量预测模型[31-34]和技术方面会有较大的突破。目前情况下，榛树的展叶、开花、挂果与果熟等营养和生殖物候记录还很薄弱。可以预料，通过物候观测，可预测关键物候期的发生时间、榛果发育所需积温量以及不同环境条件下果实产量。

作者分工：戴君虎和刘闯完成了总体设计；戴君虎、杨靖、周宇、付晶莹和朱梦瑶等撰写文本；宋宏伟、乔云波和陈存华等完成了平欧榛品种等内容数据和相关技术；杨丽虎、吴云明、陈宝利、穆超、宋云峰和黄洪立等负责生境测试样品采集和入户调查；祝晓光提供并处理了实时监测气象数据。戴君虎完成了论文撰写，刘闯审核了数据和论文。

致谢：本研究得到中国科学院地理科学与资源研究所王振波处长和梁涛研究员等人指导和帮助；得到磐石市委、市人民政府于技群、王萍萍、戚武、王政文、周立国、李丽等领导的支持和帮助，一并致谢。

利益冲突声明：本研究不存在研究者以及与公开研究成果有关的利益冲突。

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