陈新强 李志良 陈桂琼 肖腊兴 谢金兰 黄 浩 钟 帆 张 凤 叶雪兰 温伟文
(1.梅州市林业科学研究所/梅州市林业资源开发应用工程技术研究中心,广东 梅州 514011;2.蕉岭县福泰生物科技有限公司,广东 蕉岭 514165)
日本野漆树 (Toxicodendron succedaneum) 又称日本木蜡树、日本黄栌等,是漆树科(Anacardiaceae)漆树属(Toxicodendron)落叶小乔木,单性异株,其漆籽提取的木蜡为天然生物蜡,广泛用作化妆品原料、食品和医药品涂膜剂、精密仪器的绝缘剂及润滑剂、高级家具保养剂等,是非常重要的化工原料[1-4]。野漆树原产我国,16 世纪中叶被引进到日本,经过数百年的栽培利用和品种改良,成为一种以采籽产蜡为主的特用经济树种。日本野漆树其外部形态特征与我国野漆树相似,其漆籽比中国漆籽一般大0.5~1.0 倍,产籽量高,产漆蜡多[2,5]。其漆蜡称为“日本木蜡”,含有独特的二元酸(日本酸)及二元酸交联的甘油酯,以独特的细腻质地和粘弹性享誉世界,使其成为日本的一项重要产业,除自用外还销往欧美各国及我国香港、台湾等地,在精制漆蜡方面几乎完全占领了国际市场[6-7]。目前国际市场上日本木蜡的每吨售价高达3 万美元;国内精制漆蜡的每吨出口价格也达到16 万元人民币,经济效益非常可观;而日本国内由于受到人口老龄化劳动力匮乏、商用林用地减少等多种因素影响,野漆树种植面积在不断下降,需要向其他国家进口漆籽。
日本野漆树在国内的引种情况:1989 年,江西省宁都县在外贸部门帮助下首次从日本引进日本野漆树在宁都县种植[8],其后在上世纪九十年代,江西省林业科学研究院[9]、福建省国有林场管理局[10]等又先后从日本引入该树种种子及嫁接穗条,在江西兴国、宁都及福建桐口、宦溪等地试验种植,引种获得成功。2000 年后,国内其他地区如湖南、陕西又从江西少量引种栽培,其中湖南[11]将日本野漆树作为红壤和紫色土水土流失严重区的水土保持树种进行试验种植。广东省梅州市2013 年起从江西宁都引入日本野漆树种子苗及少量大树移植,进行引种造林试验,本研究对该树种在梅州地区多年度引种生长表现进行分析,以期为日本野漆树在种植应用提供依据。
1.1 试验地概况
试验地位于梅州市蕉岭县广福镇留畲村,东经116°12′、北纬24°48′,位于广东省东北部,韩江上游,属亚热带地区海洋性季风气候。其气候温和,光照充足,热量资源丰富,雨量充沛。一月平均气温11.3 ℃,七月平均气温27.5 ℃,年平均温度21.0 ℃,年均相对湿度为77%,极端高温39.2 ℃,极端低温-2.9 ℃,年降雨量约l 662.5 mm,年日照时数约1 834.9 h,全年积温≥7 600 ℃,无霜期≥300 d[12-13]。试验林总面积约6.67 hm2,原为针阔叶混生植被类型的火烧迹地,海拔约520~580 m,东南坡向。土壤为酸性红壤,pH 为5.61,厚度在100 cm 以上。土壤理化信息如下:容重为1.49 g/cm,其中砂:粉砂:粘粒比为21.4 :26.4 :53.2;全N 含量为1.78 g/kg、有机质含量24.78 g/kg、速效N、P、K 分别为24.7、6.6、74.4 mg/kg。参考李小川等[14]森林土壤养分理化指标水平分级,试验地属于中下肥力林地。
1.2 试验林营建及管理
2013 年3 月完成林地清理,采用带状整地,株行距4 m×4 m,穴规格40 cm×40 cm×30 cm,每穴施放0.3 kg 复合肥加1 kg 羊粪肥为基肥,与土拌匀,回填土半穴,待用。造林时间为2013 年4 月下旬,参试苗木全部来源于江西宁都,为同批1 年生种子苗,栽种前在50~60 cm 处截干,截口涂抹凡士林封口。造林当年11—12 月抚育1 次,往后每年5—6 月、11—12 月各抚育1 次,抚育主要为除杂及施肥,每次每株追施复合肥0.2 kg。
1.3 试验林幼林生长调查
调查随机设3 个固定样地(分别为上坡、中坡、下坡),每个样地面积约0.067 hm2,四角立柱标记。造林保存率调查:造林当年起连续3 年调查造林保存率。幼林生长速度调查:于每年12 月在每个小区随机抽样30 株,调查指标包括树高、地径和冠幅,从2013—2019 年连续调查7 年。
1.4 初结果树挂果调查
挂果调查采用固定样地调查法,固定一个约0.268 hm2样地,四角立柱标记,共计184 株,从2017 年(挂果第1 年)至2019 年(挂果第3 年)连续3 年调查挂果树株数,并随机选取30 株调查单株挂果量。
1.5 果实性状测定
果实性状检测:对江西宁德(4 株,株号J1~J4)、梅州蕉岭(8 株,株号M1~M8)及移植大树(4 株,株号Y1~Y4)所采集的日本野漆树漆果进行检测,包括百果重、果实平均纵径、果实平均横径、种皮占果实质量比、种皮含蜡率、漆果含蜡率等6 个指标。漆果蜡含量检测采用有机溶剂萃取法,所用仪器为:索氏提取器、真空干燥箱、植物粉碎机、万分之一分析天平等,有机溶剂采用丙酮,萃取方法[15]为,将漆果干燥后手工除杂、剥离种皮,将所剥离的蜡质种皮粉碎后精密称量种皮5 g,采用有机溶剂浸提法在索氏提取器中回流浸提,然后蒸发残余溶剂,冷却后析出漆蜡,称量所得漆蜡质量,3 次重复。
种皮含蜡率(%)=萃取漆蜡质量(g)/称量种皮质量(g)
漆果含蜡率(%)=(百粒种皮质量/百粒漆果质量)×种皮含蜡率
变异系数CV(%)=(标准偏差SD/ 平均值Mean)× 100
1.6 物候期观察
物候期调查时间为2019 年,固定观察点设12 株观察树,观测1 年中树木生长的展叶期、开花期、果熟期、叶变色期、落叶期及休眠期。对物候变化较快的展叶期、开花期每3 天观察1 次,而落叶期、休眠期等每1 个星期观察1 次,遇特殊天气如骤冷骤暖、台风、暴雨等则适当增加观察次数,观察时间选择在中午13:00—14:00 时进行。
1.7 数据统计与处理
数据统计与分析采用SPSS 19.0 与Microsoft Excel 2007 进行统计分析。
2.1 试验林幼林生长情况
2.1.1 造林保存率 调查结果显示日本野漆树造林第1 年保存率较低,为83%,主要原因是第1 年经验不足,造林较为仓促,一些管理配套措施无法跟上。经过补植后,第3 年保存率达96%,表明日本野漆树能适应广东梅州的土壤及气候条件。
2.1.2 幼林生长速度分析 2013-2019 年对日本野漆树幼林树高、地径、平均冠幅生长速度连续7 a的调查结果分别见图1。从逐年生长量看,栽种后第1 年的树高、地径及冠幅生长较慢,第2~5 年树高、地径及冠幅生长较快,栽种后第6 年起树高、地径及冠幅生长有减缓趋势。第7 年平均树高达4.28 m,单株树高最大值达5.8 m;平均地径达11.31 cm,单株地径最大值达15.33 cm;平均冠幅达4.32 m,单株冠幅最大值达5.1 m。分析日本野漆树生长速度变化的原因,第1 年生长速度较慢可能是因为造林时间较迟,已经错过了第一轮春稍生长期,同时造林初期幼林根系需要愈合创伤及萌发新根,养分需要更多地供给根系发育,地上部分生长则相对较慢;进入第2 年后幼林的根系功能已经增强,能满足树体生长对水肥的需求,而此时树体较小,单株间竞争不强,水热条件充足,树体营养生长迅速;进入第6 年后,林分间郁闭度增大,单株间竞争加强,同时多数母株开始结果,生殖生长与营养生长竞争加强,使得树体营养生长减缓。
图1 日本野漆树幼林生长情况Fig. 1 Growth of Toxicodendron succedaneum young forest
2.2 物候期观察及生长节律分析
2019 年蕉岭气候情况见图2。
图2 2019 年蕉岭县气候Fig. 2 Climate of Jiaoling in 2019
2019 年梅州地区日本野漆树物候期见表1。观测结果表明,雨水前后叶芽开始膨大,惊蛰前后叶芽开放,3 月下旬至4 月中旬为新稍生长高峰期(观察发现:日本野漆树春梢即为下一年度结果枝)。其花叶同期,新稍抽出后花序也开始萌发生长,整个花期约50 d,其中花序从萌发到生长稳定大约30 d;花序生长稳定后进入小花开放期,一般从中下部小花开始逐步开放,小花开放期约20 d,雌花显白色,雄花花药黄色故远看呈黄色。果实膨大期为5 月中旬至6 月末,8 月上旬果实开始变黄进入初熟期,9 月为果实采收期,整个果期约130 d。因梅州地区冬季气温较高,日本野漆树在梅州红叶现象不明显,至11 月初大部叶仍呈绿色,后开始变红或黄色,不久脱落,至12 月上旬全部落完,进入休眠期。与江西、湖南相比,梅州地区日本野漆树花期、果实采收期约提前1 个月,叶变色期较短,不能形成满山红叶的现象,偶有单株呈全株红叶情况,树木生长期约250 d。
表1 2019 年日本野漆树物候期观察Table 1 Phenological observation of Toxicodendron succedaneum in 2019
2.3 初结果树挂果调查及漆果性状分析
2.3.1 初结果树挂果情况 日本野漆树种子苗在梅州引种栽培挂果情况见表2,可以看出,造林后第5 年进入始果期,结实率为27.1%,平均单株挂果量为1.51 kg;造林第6 年,结果株数能占到总母株数的70%;造林第7 年进入全面挂果期,平均单株挂果量为4.64 kg。由于日本野漆树雌雄异株,调查结果显示使用种子苗造林,雄株的比例很大,在生产中会影响土地利用率及单位亩产量。
表2 日本野漆树挂果情况Table 2 Initial fruit setting of Toxicodendron succedaneum
2.3.2 漆果性状分析 日本野漆树的果实性状测量结果见表3、表4,可以看出:样品中,日本野漆树单株间果实大小、种皮占果实的质量比、果实含蜡率均差异显著(P<0.05)。其中漆果最大的为Y-3,百果重为15.41 g,最小的为Y-2,百果重仅为9.12 g,百果重的变异系数为8.48%;种皮占果实质量比范围为45.14%~59.15%,变异系数为11.75%;漆果含蜡率范围为21.67%~34.31%,变异系数为14.51%。对比样品中广东梅州引种种子苗、从江西移植大树及江西宁都日本野漆树三者所结漆果性状差异情况,方差分析显示三者的百果重(F=1.040,P>0.05)、种皮占果实质量比(F=1.180,P>0.05)、漆果含蜡率(F=0.091,P>0.05)均无显著差异,表明引种对漆果性状(大小、种皮占果实质量比、漆果含蜡率)不会有显著改变。但由于本次检测样品数量较少,同时测试植株树龄并不一致,因此对此结果还需作进一步验证。
表3 日本野漆树果实性状Table 3 Fruit characters of Toxicodendron succedaneum
表4 梅州、宁都日本野漆树漆果主要性状对比Table 4 Comparison of main fruit characters of Toxicodendron succedaneum in Meizhou and Ningdu
3.1 引种试验结果表明:日本野漆树在梅州具有良好的适应性,栽培易成活,造林保存率高,达到96%以上,栽种7 年来未出现台风倒伏现象。日本野漆树生长迅速,7 年林平均树高、地径、冠径分别达到4.28 m、11.31 cm、4.32 m。日本野漆树栽种5 年后进入初果期,栽种7 年后进入全面挂果期,产量能达到或超过引种地水平。日本野漆树在梅州树木生长期达250 天左右,物候正常,其开花、结果及果实成熟的时期比栽种在湖南[16]、江西[9]的提早近一个月,比日本提早3 个月[9]。其一般4 月开花,5 月结实,6、7 月完成果实体积生长,8 月完成蜡成分转化,9 月果实完全成熟,此时蜡含量最高,为采果最佳时期。而在日本,日本野漆树果实采摘期一般为12 月至翌年1 月[9]。到冬季,梅州由于气温较高,未出现北方那样满山红叶现象,但12 月份能正常落叶进入休眠。在对病虫害的抗性方面,梅州地区日本野漆树病虫害整体表现不严重,通过合理的管理措施能做到有效防控,其病虫害发生种类较湖南、江西[16-17]有所差别。病害主要为根腐病和黑痘病,虫害主要为白蚁。根腐病一般在5 至7 月发病,造成根部腐烂,水分和养分输送功能减弱,使树体衰弱,落叶,最后全株死亡。黑痘病在梅州主要危害果实,在6、7 月份果实膨大期侵入果实,初时青果表面出现黑点,后呈褐色圆斑,最后果实黑褐干瘪,蜡含量明显下降。
3.2 日本野漆树春梢生长对温度非常敏感,表现为对春季天气回暖敏感且春稍生长速度快,观察发现部分春梢可在半个月内抽长70~80 cm。这一结论与方庆标等[18]在江西引种日本野漆树时发现日本野漆树对温度敏感相一致。由于日本木蜡树是以采果为目的的经济树种,如果树形太高则采摘不便,冠幅太小则单株产量不高,需要进行树体整形和修剪,塑造一定的树形。因此利用日本野漆树春梢生长特点,在未木质化或半木质化时进行修剪,这样可以促使侧枝的快速萌芽生长。
3.3 通过果实检测分析,表明日本野漆树单株间果实性状(漆果大小、种皮占果实的质量比、果实含蜡率等)具有显著差异,因此有必要对其进行良种选育,筛选漆蜡含量高的优良单株,建立良种繁育基地。
3.4 日本野漆树为单性异株,使用种子苗造林时,雄株比例较大且不确定,需要开花后才能辨别雌雄株,因而在生产推广中,建议使用嫁接苗(扦插不易生根、组培尚不成熟)进行造林,然而造林中雌雄株种植比例多少较为合适,目前尚不明确,需要进一步试验。