紅壤坡地栽植日本野漆樹施用石灰效應(yīng)試驗

謝庭生，謝樹春，趙 玲

（1.湖南省經(jīng)濟地理研究所，湖南 長沙 421001；2.長沙理工大學(xué) 交通運輸工程學(xué)院，湖南 長沙 410114；3.中南大學(xué) 地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，湖南 長沙 410083）

日本野漆樹Rhus succedanea L.是從日本引進的一種經(jīng)濟林樹種[1]，為漆樹科漆樹屬落葉喬木或小喬木。日本野漆樹栽培試驗結(jié)果表明，它對土壤肥力的要求不嚴(yán)，在土壤有機質(zhì)含量＜0.6%的沙土上也能生長，在鉀含量較高的花崗巖紅壤上其漆籽含蠟率較高，而在粘性重和含水量較高的土壤上則生長不良[2-3]。而關(guān)于土壤pH值對日本野漆樹的影響的研究還未見報道。我們在2005—2010年的引種試驗中發(fā)現(xiàn)：在湖南省寧鄉(xiāng)縣四紀(jì)紅土紅壤、板頁巖紅壤、花崗巖紅壤上，這種漆樹的成活率與保存率（造林當(dāng)年秋季調(diào)查造林成活率，以后每年秋季調(diào)查保存率，這是連續(xù)3年的調(diào)查結(jié)果），板頁巖紅壤總是稍遜一籌，比較各自的土壤條件，板頁巖紅壤活土層厚度與另外2種土壤差不多，表土層的有機質(zhì)含量特別是鉀含量還多得多，只是土壤pH值最低（4.5）。鑒于此，本課題組于2012—2015年進行了本試驗，定期測定土壤pH值，以期為日本野漆樹適栽土壤條件的研究提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗區(qū)設(shè)在湖南省寧鄉(xiāng)市環(huán)湖崗地丘陵地帶，地形地貎以崗地和低丘為主，坡面坡度在25°以下。年平均氣溫16.7 ℃，年日平均氣溫高于10 ℃的天數(shù)達25l d，年降水量1 331.3 mm。土壤類型有四紀(jì)紅土紅壤、板頁巖紅壤、花崗巖紅壤。試驗地選擇在低丘直線型坡面，布置在中坡地段同一坡面上，坡度為 12°～23°，土壤為板頁巖紅壤，質(zhì)地輕粘，土層厚度＞1.0 m，0～20 cm的表土層中有機質(zhì)含量為12.8 g·kg-1，土壤pH值為4.5。

1.2 方 法

1.2.1 試驗處理

試驗設(shè)7個處理：處理Ⅰ，穴施石灰0.2 kg（222 kg·hm-2）；處理Ⅱ，穴施石灰0.3 kg（333 kg·hm-2）；處理Ⅲ，穴施石灰0.4 kg（444 kg·hm-2）；處理Ⅳ，穴施石灰0.5 kg（555 kg·hm-2）；處理Ⅴ，穴施石灰0.6 kg （666 kg·hm-2） ；處理Ⅵ，穴施石灰0.7 kg（777 kg·hm-2）；處理Ⅶ即對照（CK），不施石灰。

1.2.2 整 地

在坡地上修建水平梯土，梯面寬2.0 m.梯外緣培修土埂，梯內(nèi)側(cè)挖溝；每小區(qū)10梯（梯面寬共20 m），梯面長共45 m，小區(qū)面積900 m2，不設(shè)重復(fù)，小區(qū)對比。劃好小區(qū)后，在苗木移植前挖栽植穴，栽植穴的長、寬、深各為0.7 m，容積0.343 m3，穴間距4.5 m；將半腐熟的豬、牛、羊糞和稻草等10 kg左右和腐熟的雞糞等5 kg左右置于穴邊，把鈣、鎂、磷肥（1 kg左右）和石灰（按試驗設(shè)計給量）撒在肥料上，植樹時與土壤拌勻回填于栽植穴中。

1.2.3 試驗過程

2009年10月下旬至11月上旬采種，陰干，貯藏。2010年2—3月間播種，當(dāng)年11—12月假植。2011年夏季嫁接，將嫁接好的苗木每株間隔30～40 cm栽植于圃地，搭蓋遮陰棚，待新芽充分萌發(fā)后揭去遮陰棚，進行常規(guī)的田間管理。2011年8—11月，修梯土，劃小區(qū)，7個小區(qū)一字兒排開，小區(qū)間用磚襯砌（一是起隔離作用，二是便于田間操作），挖栽植穴，將有機肥和石灰置于穴周圍。2012年春芽萌動前出圃造林（注意苗木根部不與基肥接觸、氣溫較低時要釆取措施防寒害），土、肥、灰回填。造林后，連年除草、施肥、修枝整形、防治病蟲害。

1.2.4 測定項目與測定方法

成活率與保存率的調(diào)查：造林當(dāng)年（2012年）秋季調(diào)查造林成活率，然后分別于2013、2014、2015年的秋季調(diào)查其保存率。物候期的觀測：2013、2014、2015年每年都進行了觀測。樹木生長速度的觀測：分別于2013—2015年的每月10、20、30日（若遇下雨則提前或推遲），用鋼卷尺和游標(biāo)卡尺分別測量標(biāo)準(zhǔn)株（各小區(qū)固定的供測量的樣樹）的樹高和地徑，并計算其平均樹高和平均地徑等。病蟲害情況的調(diào)查：采用5級評判標(biāo)準(zhǔn)實地調(diào)查林木的病蟲害情況。結(jié)實情況的調(diào)查：試驗進行到笫4年，調(diào)查林木的結(jié)實率與單株產(chǎn)量，測試漆籽的含蠟率與木蠟融點。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤pH值、造林成活率與保存率

2012—2015年秋季多點測定的漆樹滴水線以下0～20 cm土層的土壤pH均值和2013—2015年調(diào)查的不同石灰施用量處理的日本野漆樹造林成活率和保存率如表1。

表1 試驗各處理土壤pH值、造林成活率和保存率的調(diào)查結(jié)果?Table 1 Survey result of soil pH value, afforestation survival rate and preservation rate

由表1可知，施用石灰各處理的土壤pH值均隨所施石灰量的增加而提高，穴施石灰0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7 kg（即處理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ），栽后當(dāng)年秋測定的0～20 cm土層的土壤pH值分別為4.6、4.7、4.8、4.9、5.0、5.1，栽后第4年的土壤pH值分別為4.9、5.1、5.1、5.2、5.3、5.4。這是因為，土壤施用了石灰，石灰中和酸性，降低了土壤的酸堿度。紅壤坡地栽植日本野漆樹，其成活率、保存率均隨土壤pH值的提高而提高，栽后第4年秋測定的處理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、CK的0～20 cm土層的土壤pH值分別為4.9、5.1、5.1、5.2、5.3、5.4、4.6，其成活率比不施石灰的CK分別提高4%、7%、10%、14%、16%、15%，其保存率分別提高了5%、7.7%、10.3%、14.4%、17.6%、17.1%。這是因為，土壤pH值的提高，改善了林木生長環(huán)境（如降低了活性鋁含量），有利于漆樹的存活。處理Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ的穴施石灰量分別為0.5、0.6、0.7 kg，栽后第4年秋季測定的0～20 cm土層的土壤pH值為4.9～5.4，其成活率分別為95%、97%、96%，均達到造林成林標(biāo)準(zhǔn)（造林成活率達93%以上）?？梢姡谶@種板頁巖紅壤坡地上，日本野漆樹的適宜土壤pH值為4.9～5.4。本試驗施用石灰各處理的造林成活率均達80%以上，表明日本野漆樹在紅壤坡地栽植具有較強的適應(yīng)性。土壤pH值，2015年的測定值比前幾次的測定值都要高，更接近中性。這一方面是石灰降酸效果的反映；另一方面與土壤經(jīng)施肥耕作愈趨熟化有關(guān)。

2.2 物候期

物候期為農(nóng)事活動的安排提供了依據(jù)，觀測物候期，才能做到適時適事[4]。本試驗觀測到的各處理日本野漆樹的物候期如表2。從表2 的觀測結(jié)果來看：（1）與不施石灰的對照相比，施用石灰各處理的日本野漆樹其萌芽期提早5～7 d，展葉期提早4～6 d，始花期提早4～6 d ，謝花期晚3～4 d，初熟期與完熟期均晚3～5 d，始落葉期晚20～30 d，終落葉期晚20～25 d。其萌芽期與展葉期均提早，表明其營養(yǎng)生長提前，其始花期早而謝花期晚，表明其花期長，這有利于坐果保果；初熟期、完熟期均推遲，有利于果實成熟和提高漆籽產(chǎn)量和品質(zhì)；始落葉期、終落葉期均延長，綠葉期長，延長了光合作用的時間，有利于養(yǎng)分的積累與植株的越冬。這是因為，施用石灰，在提高了土壤酸堿度的同時提高了芽等器官組織內(nèi)的酸堿度[5]。（2）處理Ⅴ與Ⅵ的萌芽期均早7 d，其展葉期均早6 d，始花期均早6 d，而其謝花期均晚4 d，初熟期與完熟期均晚5 d，始落葉期均晚30 d，終落葉期均晚25 d，說明處理Ⅴ與Ⅵ均優(yōu)于其余各處理，這一結(jié)果可能表明，紅壤坡地栽植日本野漆樹，穴施石灰0.6、0.7 kg，土壤酸堿度即pH值以5.0～5.4為適宜（比對表1可知）。（3）日本野漆樹在其各生長期內(nèi)在湖南省寧鄉(xiāng)市紅壤丘崗區(qū)都能正常生長，物候正常，無變異現(xiàn)象，表明其能適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂?、土壤等條件，應(yīng)根據(jù)其物候期，分別采取相應(yīng)的培育措施，以促進苗木生長，使其達到高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的預(yù)期目標(biāo)。

表2 日本野漆樹物候期的觀測結(jié)果?Table 2 Phenological observation results

2.3 漆樹生長速度

樹高、徑粗、樹冠是表征樹木生長速度的3個重要指標(biāo)，一般以平均生長量表示。試驗各處理日本野漆樹生長速度的觀測結(jié)果如表3。由表3可知：（1）4 年生日本野漆樹的樹高、地徑、冠徑分別達291.7～305.7、3.87～4.43、346.2～366.3 cm。7個處理比較，其增長量的大小順序均是：Ⅵ＞Ⅴ＞Ⅳ＞Ⅲ＞Ⅱ＞Ⅰ＞CK。產(chǎn)生這個差異的原因，顯然是施用石灰量的不同。（2）與不施石灰的對照（CK）相比，4年生漆樹的樹高，施用石灰的各處理比CK增高4.4～16.2 cm，增幅為1.5%～5.5%，其中處理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ與CK間的差異均不顯著，而處理Ⅴ、Ⅵ與CK間的差異均顯著；4年生漆樹的地徑，施用石灰的各處理比CK增粗0.41～0.56 cm，增幅為10.6%～14.5%，其差異均顯著；4年生漆樹的冠徑，施用石灰的各處理比CK增大1.3～10.1 cm，增幅為0.4%～3.3%，其中處理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ與CK間的差異均不顯著，而處理Ⅴ、Ⅵ與CK間的差異均顯著。根據(jù)4年生日本野漆樹樹高、地徑、冠徑的增長量分析，不難看出，酸性土壤上栽植日本野漆樹，穴施石灰以0.5～0.7 kg（555～777 kg·hm-2）為適宜量，土壤pH值以4.9～5.4為適宜值（比對表1可知）。（3）日本野漆樹樹高生長量年際間的比較結(jié)果為：2012年＞2013年＞2014年＞2015年。2015年樹高生長量最少的原因是，栽后第1、第2 年的樹冠小，植株間的相互影響小，有利于樹木的高生長；栽后第3、第4年，單株體積增大，植株間的相互影響大，進入始果期，其生殖生長與營養(yǎng)生長競爭激烈，致使其營養(yǎng)生長速度減慢。

2.4 病蟲害發(fā)生情況

人工林抵抗病蟲害的能力往往低于天然林。人工林由于林種單一、林下裸土、未間種農(nóng)作物和牧草，甚至不擇土壤、地形及水文條件、周邊植被類型，大面積連片種植經(jīng)濟林果，以及忽視檢疫和種子、土壤消毒等緣故，導(dǎo)致病蟲害發(fā)生，影響經(jīng)濟林果生長[6]。日本野漆樹作為經(jīng)濟林引種后同樣有病蟲害的發(fā)生，這已成為影響日本野漆樹生長的限制性因素。

試驗起始期（2012—2015年），以100株樹為1個試驗大區(qū)，對各大區(qū)漆樹的發(fā)病和蟲害情況進行了調(diào)查，并計算了病蟲害的發(fā)生率和受害指數(shù)，栽后第4年的調(diào)查結(jié)果如表4。從表4中可以看出：（1）日本野漆樹引種前4年其病蟲害發(fā)生率為17.0%～32.0%，屬中等偏輕水平，且受害程度較輕，在7個試驗小區(qū)的受害植株中，1 級受害程度的植株數(shù)占受害植株總數(shù)的比例為68%（CK處理）～83%（處理Ⅴ），說明日本野漆樹種植在寧鄉(xiāng)的板頁巖紅壤上不會發(fā)生嚴(yán)重的病蟲害，只需采取常規(guī)防治方法，就可以正常生長。（2）與不施石灰的CK處理比較，施用石灰各處理的病蟲害發(fā)生率低11.5%，且在受害植株中，1 級受害程度的植株數(shù)占受害植株總數(shù)的比例高11.5%，這一調(diào)查結(jié)果表明，施用石灰的效果明顯優(yōu)于不施石灰的。這是因為，酸性重的土壤施用石灰后，土壤的酸性得以中和，因而有利于日本野漆樹的生長。（3）施用石灰各處理的病蟲害發(fā)生率按大小依次為處理Ⅰ、Ⅱ＞Ⅲ＞Ⅳ＞Ⅵ＞Ⅴ，即其隨著石灰用量的增加而減小，處理Ⅴ與Ⅵ的病蟲害發(fā)生率都低且此兩者間的差異不顯著。試驗結(jié)果表明，在強酸性土壤（pH值＜4.5）上栽植日本野漆樹，穴施石灰量以0.6～0.7 kg為宜，土壤pH值以5.0～5.4為宜（比對表1可知）。

表3 日本野漆樹生長速度的觀測結(jié)果?Table 3 The growth rate of Rhus succedanea

表4 2012—2015年調(diào)查到的各處理漆樹病蟲害的發(fā)生情況Table 4 The occurrence of diseases and insect pests in the starting period from 2012 to 2015

2.5 漆籽產(chǎn)量與品質(zhì)

日本野漆樹實生苗在栽植后第3 年（2014年）開始結(jié)有少量的果實，試驗進行到第4年（2015年）進入始果期，該年調(diào)查了林木結(jié)實率、單株產(chǎn)量、漆籽產(chǎn)量，并測試了漆籽含蠟率與木蠟融點，結(jié)果如表5。由表5可知：（1）與不施石灰的CK處理相比，施用石灰各處理的日本野漆樹其結(jié)實率提高8.1%，漆籽產(chǎn)量提高19.2%；方差分析結(jié)果表明，其差異均達到極顯著水平（P＜0.001）。（2）比較施用石灰各處理的漆籽產(chǎn)量可知，石灰用量最多的處理其漆籽產(chǎn)量最高（1 733.6 kg·hm-2），石灰用量最少的處理其漆籽產(chǎn)量最低（1 465.2 kg·hm-2），兩者相差268.4 kg·hm-2，差18.3%，其差異同樣達到極顯著水平。（3）比較各處理的漆籽品質(zhì)（含蠟率和蠟融點）可知，施用石灰的漆籽品質(zhì)比不施石灰的CK處理有極顯著的改善，石灰用量最多的處理其漆籽品質(zhì)比石灰用量最少處理的也有極顯著的改善；前者的含蠟率、蠟融點分別提高9.5%、0.2 ℃，后者分別提高12.1%、0.2 ℃；這是由于施用石灰后，土壤pH值逐年升高，交換性鋁含量有較大幅度的下降，林木的生長環(huán)境和立地條件得以改善，因而早春早生快發(fā)，夏秋穩(wěn)發(fā)穩(wěn)長，故漆籽產(chǎn)量高且品質(zhì)好。表5表明：處理Ⅵ的漆籽產(chǎn)量最高且其品質(zhì)最好，這一結(jié)果表明，在板頁巖紅壤坡地栽植日本野漆樹，穴施石灰量以0.7 kg為好，土壤pH值升至5.1～5.4為好。

表5 試驗始果期（2015年）調(diào)查到的各處理漆籽的產(chǎn)量與品質(zhì)Table 5 The seed yield and quality in the initial fruit period (2015)

3 討論與結(jié)論

3.1 討 論

何琴飛等[7]的研究結(jié)果表明，海岸邊紅樹林地，土地單位經(jīng)濟產(chǎn)出的排碳量和碳元素的儲備量都明顯高于相鄰的裸地，這一現(xiàn)象說明，植物對濕地的碳儲量具有關(guān)鍵作用。本試驗結(jié)果表明，強酸性土壤施用不同量的石灰后，土壤pH值的上升有差異，漆樹的造林成活率、生長量、凋落物、土壤有機質(zhì)含量圴隨著石灰用量的加大而提高，石灰用量少，漆樹生長相對差，凋落物、土壤有機質(zhì)就少；而石灰用量多，漆樹生長相對好，凋落物、土壤有機質(zhì)就多，即石灰用量多，野漆樹生長好，有機質(zhì)（碳儲量）含量也高。這一結(jié)果與何琴飛等[7]的研究結(jié)果相近。謝庭生等[8]介紹，種植日本野漆樹，同樣采取大穴整地、增施基肥和追肥等措施，其在酸性土壤上生長的速度比其在施用了石灰的土壤上生長的速度低15.6%，其平均單株產(chǎn)量低25.7%，說明大穴整地、增施基肥和追肥等措施并沒有解決種植在酸性土壤上的日本野漆樹其生長緩慢和前期結(jié)果遲、結(jié)果少的問題，需要實施除此之外的其他技術(shù)措施（如施用石灰等），這也正是本研究的主要內(nèi)容。蔡東等[9]指出，酸性土壤施用石灰后，土壤酸堿度上升，作物產(chǎn)量提高；本研究結(jié)果也顯示，板頁巖紅壤施用石灰后，土壤 pH值得以提高，日本野漆樹成活率與保存率也均有提高，樹木生長速度加快，病蟲害減輕，增產(chǎn)和改善果實品質(zhì)的效應(yīng)都十分明顯，這與蔡東等人研究的結(jié)論相符。LIU D L[10]的研究結(jié)果表明，在酸度不同的土壤上施用相同量的石灰，這些土壤上的農(nóng)作物其增產(chǎn)幅度間的差異較大；本研究結(jié)果顯示，在板頁巖紅壤上栽植日本野漆樹，穴施石灰222～777 kg·hm-2，作物增產(chǎn)效果差異達顯著水平，即土壤酸度相同，石灰施用量不同，作物增產(chǎn)效果差異較大，這與LIU D L的研究結(jié)果相近。曾廷廷等[11]推算出，將酸性土壤酸堿度pH值由4.3上升至5.8，需撒施（撒在土表翻耕）石灰7 200 kg·hm-2。本試驗穴施（移栽漆樹時灰、肥、土混合回填）石灰666～777 kg·hm-2，土壤pH值由4.5上升至5.4，這與曾廷廷的試驗結(jié)果相差甚遠(yuǎn)；很顯然，這與石灰施用方法不同有關(guān)。課題組所作的另一試驗，將石灰撒施（翻地前撒于土表），分別施750、1 500、3 000、4 500、6 000 kg·hm-2，結(jié)果增產(chǎn)提質(zhì)效應(yīng)與施用量雖呈正相關(guān)，但效應(yīng)不夠顯著。這是因為，日本野漆樹是深根系樹種，其根系多分布于10～40 cm的土層內(nèi), 而石灰撒施，由于鈣在粘質(zhì)土壤中的移動性很小，即使施用后第4年，施用石灰降酸的效果也只能深達20 cm的土層。羅佳等[12]系統(tǒng)研究了桉樹純林等3種模式對土壤養(yǎng)分的影響情況，結(jié)果表明，桉樹純林土壤有機質(zhì)降低 34.8%，而桉樹＋象草林、桉樹＋山毛豆林的土壤其有機質(zhì)分別增加147.3%和15.5%。由此可推知，日本野漆樹林下應(yīng)實施間作，可間種豆科植物或牧草，以維護漆樹人工林的長期生產(chǎn)以及人工林生態(tài)系統(tǒng)的良行循環(huán)。

南方紅壤區(qū)按成土母質(zhì)母巖劃分，紅壤土類有板頁巖紅壤、砂巖紅壤、石灰?guī)r紅壤、四紀(jì)紅土紅壤、花崗巖紅壤等土屬，其砂粒、粉粒、粘粒含量均不相同，粘粒含量高的紅壤石灰施用量應(yīng)多，砂粒含量高的紅壤石灰施用量應(yīng)少。故除板頁巖紅壤外，其他母巖母質(zhì)發(fā)育的紅壤坡地，種植日本野漆樹的石灰施用量，還需要通過田間試驗才能確定。今后應(yīng)進行多因子（不同土壤、不同pH值、石灰類型）與多水平（不同石灰用量）的組合試驗，并收集已公開發(fā)表的有關(guān)石灰改良酸性土壤的文獻數(shù)據(jù)，建立土壤pH和作物產(chǎn)量/生物量的數(shù)據(jù)庫，整合分析施用石灰增加作物產(chǎn)量的效應(yīng)，最好能出一本小冊子《土壤pH值與石灰用量》，以服務(wù)于生產(chǎn)。

3.2 結(jié) 論

日本野漆樹既是經(jīng)濟樹種，也是園林綠化及水土保持樹種。本試驗結(jié)果顯示，處理Ⅴ和Ⅵ，穴施石灰量分別為0.6與0.7 kg，栽后第4年秋測定的0～20 cm土層土壤pH值分別為5.3和5.4，漆樹成活率分別為97%與96%，均達到造林成林標(biāo)準(zhǔn)（造林成林標(biāo)準(zhǔn)的成活率在93% 以上）；且其萌芽期均早7 d ，展葉期均早6 d，始花期均早6 d，而其謝花期均晚4 d，初熟期、完熟期均晚5 d，始落葉期均晚20 d，終落葉期均晚30 d；其漆樹生長量、病蟲害發(fā)生率、漆籽產(chǎn)量、含蠟率（%）和蠟融點（℃）均優(yōu)于其他處理，而處理Ⅴ和Ⅵ各項指標(biāo)間的差異均不顯著。因此可以確定，在強酸性板頁巖紅壤（pH值＜4.5）上栽植日本野漆樹，穴施石灰量以0.6～0.7 kg為宜。