花魔芋与湖北贝母一年两熟高效轮作栽培新模式研究editing已核稿

第一篇：花魔芋与湖北贝母一年两熟高效轮作栽培新模式研究editing已核稿

基金项目：生物资源保护与利用湖北省重点实验室第四批开放基金项目“魔芋属植物传粉生物学及其昆虫访花机理的研究”(PKLHB1309)；湖北省农业科技创新中心特种作物育种团队项目资助“魔芋新品种选育与示范”；2013湖北省农业厅蔬菜竞争性专项“魔芋种芋繁育基地建设及高效栽培技术集成示范”。

第一作者简介：刘二喜，男，1985年出生，湖北石首人，农艺师，在读研究生，主要从事魔芋育种和品质改良工作。通信地址：445000 湖北省恩施市施州大道517号 恩施州农业科学院，E-mail：liuerxi1985@163.com。

通讯作者：郑小江，男，1958年出生，山东淄博人，教授，硕士生导师，研究生，硕士，主要从事野生植物资源保护与可持续利用开发研究。通信地址：445000 湖北省恩施市学院路39号 湖北民族学院生物科学与技术学院，E-mail：hbzxj123@126.com。收稿日期：2014-06-19，修回日期：2014-08-20。

花魔芋与湖北贝母一年两熟轮作栽培新模式研究

刘二喜1,2,3，杨朝柱2,3，郑小江1,4，陈

勇5，牟方贵2,3，赵青华2,3，降巧龙2,3

（1生物资源保护与利用湖北省重点实验室，湖北恩施 445000；

2湖北省农业科技创新中心鄂西综合实验站，湖北恩施 445000；

3湖北省恩施土家族苗族自治州农业科学院，湖北恩施 445000 ；4湖北民族学院生物科学与技术学院，湖北恩施 445000；

5恩施州克肥克魔芋科技有限公司，湖北咸丰 445600）

摘要：为探索花魔芋和湖北贝母的周年轮作栽培新模式，以花魔芋、湖北贝母为材料，考察其生育期、产量、病虫害、经济效益及栽培生理，探索新的轮作高效栽培模式。结果表明：花魔芋和湖北贝母轮作，生长期衔接良好，净作产量和效益分别为12377.85 kg/hm2和6189.25元/hm2，轮作中魔芋产量12489.00 kg/hm2、贝母产量8889.00 kg/hm2，总效益151335.00元/hm2。与对照相比，病害无显著差异，魔芋增产0.89%，虫害升高1.92%，综合效益高107.66%。同时，首次报道花魔芋根状茎的栽培生理问题，发现了其生育期与种芋安全贮藏的重要关系，提出生育期达184天以上方能基本保障根状茎的生理成熟。由此得出，花魔芋—湖北贝母一年两熟轮作栽培新模式可解决山区可耕作土地少、中药材野生种质资源湖北贝母过度开采等突出问题，实现生物多样性保护和经济效益的双赢。

关键词：花魔芋；湖北贝母；连作；轮作；栽培模式；栽培生理

中图分类号：S344.1 文献标志码：A 论文编号：2014-1727

Study on the New Efficient Rotation Cultivation Model of Konjac and Fritillaria Two Crops a Year Liu Erxi1,2,3, Yang Chaozhu2,3, Zheng Xiaojiang1,4, Chen Yong5, Mou Fanggui2,3, Zhao Qinghua2,3, Jiang Qiaonong2,3

(1Key Laboratory of Biologic Resources Protection and Utilization of Hubei Province, Enshi Hubei 445000;23Western Hubei Experimental Station of Hubei Agriculture Innovation Center, Enshi Hubei 445000;Academy of Agricultural Sciences of Enshi Tujia and Miao Autonomous Prefecture, Enshi Hubei 445000;4 School of Biological Science and Technology, Hubei University for Nationalities, Enshi Hubei 445000;5 Kefeike Konjac Technology Co., Ltd, Xianfeng Hubei 445600)Abstract: The purpose of the new rotation cultivation model of Konjac with winter crops such as Fritillaria two crops a year, we studied the growth period, yield, diseases and insect pests, economic benefit and cultivation physiology for it.The results showed that, growing period of this two crops could be completed in one year, yield was 12377.85 kg/hm2 and benefit was 61889.25 yuan/hm2 by single cropping, yield of Konjac and Fritillaria respectively were 12489.00 kg/hm2, 8889.00 kg/hm2 by rotation, total benefits were 151335.00 yuan/hm2.Compared with the control, no significant difference in disease, increase rate of Konjac yield being 0.89%, although pests being 1.92% increase, the comprehensive benefit increased 107.66%.Meanwhile, physiological

problems about Konjac planting rhizomes was reported firstly, discovered the important relationship between growth period and safe storage, the growth period of 184 days or older was the basic storage security, also was the Physiological maturity.The new cultivation model could be solving less tillage land in mountains, overexploitation of wild resources, also could be achieving biodiversity conservation and economic benefits win-win relations.Key words: Amorphophallus konjac K.Koch;Fritillaria hupehensis Hsiao et K.C.Hsia;continuous cropping;crop rotation;cultivation model;cultivation physiology

0 引言

花魔芋(Amorphaphallus konjac K.Coch)属天南星科魔芋属多年生半阴性[1]草本植物，它具有产量高、推广和栽培面积大、综合经济效益优[2]等突出优点。魔芋产品如魔芋精粉、魔芋胶、魔芋膳食纤维、魔芋凝胶食品等已成为西南山区出口创汇的重要特色农产品[3]。同时，魔芋不仅是特色蔬菜、优异保健品[3]，还是中国传统中药材，早在《开宝本草》及《本草纲目》中就有记载，1999年田雨等证实花魔芋虽不是抗肿瘤中药“蛇六谷”的原植物，但是可以作为替代植物使用[4]。2011年《广东省中药材标准》中明确提出魔芋具有抗炎、降压、降血脂和防癌的作用[5]。由于魔芋理化性质优越、营养特点鲜明、药理药效显著，导致其应用广泛、需求巨大，从而促进带动了中国魔芋产业近40年的持续快速发展，并把这种只在四川边缘地域种植的小作物发展为云、贵、川、鄂、湘、渝、皖、桂等西南山区广为种植的重要特色经济作物，且由20世纪80年代不足百万元产值发展到2013年百亿元以上产值。然而，快速发展的魔芋产业背后面临巨大危机，土壤连作障碍[6-7]和种芋贮藏期损耗巨大[8-9]已成为魔芋种植业的二大顽疾。

湖北贝母(Fritillaria hupehensis Hsiao et K.C.Hsia)为百合科贝母属多年生喜阴草本植物，其干燥鳞茎具有清热化痰、止咳、散结的功效[10]，2010年版《中华人民共和国药典》一部（简称药典）载入川贝母项[11]下。贝母早在秦汉时期《神农本草经》中就有记载，列为中品，是中医镇咳祛痰的常用药。2010年版药典中川贝母参与组成的中成药多达209种，其用量之广、之多是中药材中罕见的。然而，当前贝母商品主要来源于野生植物资源，家种栽培近年来虽有发展，由于资源骤减，需求巨大，使其货源紧缺、价格昂贵，只能满足5%~10%的市场需求[10,12-13]。贝母的野转家栽培、规模化标准化栽培成为根治贝母资源短缺，促进野生珍稀植物资源在保护中探索可持续利用、在利用中完善基本保护的双向互利互促新模式构建的必然趋势。

中国80000 hm2的魔芋栽培中，常采用的栽培模式有：（1）套作。包括魔芋—玉米、魔芋—向日葵、魔芋—经济林（杨树、果树、橡胶树、刺槐林、杜仲等）[7,14-17]。（2）净作。主要是在较高海拔，年平均气温较低的区域推广。（3）轮作换茬[18-19]。为了克服连作障碍[20]进行的栽培措施，但由于山区实施天保、退耕还林等工程使山区实际可耕种土地减少，且2~3年的轮作换茬使魔芋产区百姓换茬年份的主要经济收入无法保障，故轮作换茬这种很好的栽培模式并未在山区实际推广。花魔芋长期套作或净作引起的连作障碍导致病害严重，主产区软腐病发病率常年在30%以上，有时甚至造成绝收[15]。在抗病杂交新品种未大面积应用前，探索新的栽培模式成为魔芋种植业“抑病增效”的当务之急。花魔芋生育期长，一般阳历4—5月播种，11月才能收获，本研究设想在魔芋收获的冬闲期进行轮作，这样既保证了每年的收益，而且提高了土地的时空利用率，同时也可能降低连作障碍。故冬作物中十字花科的白菜、萝卜、油菜等、禾本科的小麦和百合科的贝母等进入轮作作物初步筛选名单，最终结合生育期衔接、浸染性病害和栽培效益的综合考虑，最终选择了百合科的湖北贝母[21-22]进行轮作栽培新模式研究。笔者具体考察了花魔芋与湖北贝母在湖北省恩施州二高山区域的生育期衔接、产量、病虫害、经济效益及栽培生理，以期为花魔芋的一年两熟轮作新模式作一些抛砖引玉的有益探索。1 材料与方法 1.1 材料

试验选择湖北贝母和清江花魔芋，湖北贝母为恩施太阳河农户自留种，清江花魔芋由恩施州农业科学院魔芋所提供。清江花魔芋2010年通过湖北省农作物品种审定委员会审定[23]。

1.2 方法

花魔芋必需生育期试验：花魔芋繁殖种子为小球茎和根状茎，但在原料短缺时，常用作种子的小球茎也被企业加工而人为造成种子短缺，故根状茎成为魔芋种植业种子可持续发展的基础和关键。本试验以花魔芋根状茎储藏期不发生干枯死亡和尾部腐烂为其必需生育期。试验于2012年在湖北恩施州农科院示范院梨树底下进行，设置3组播期，2012年4月22日、2012年5月5日、2012年6月5日，收获期分别为2012年10月22日、2012年11月5日、和2012年11月20日、2012年12月5日。

轮作栽培试验已于2011年11月—2012年11月在湖北恩施市太阳河魔芋基地（30°36.484′ N、109°27.987′ E，海拔1045 m±12 m）进行，综合魔芋生育必需生育期试验结果，总结完成花魔芋与湖北贝母一年两熟轮作栽培新模式。本试验设置2组处理，对照魔芋播种于2年未种魔芋的开荒地，另一水平为湖北贝母生育期完成倒苗收获后播种；试验小区面积2.00m× 2.25 m，随机区组排列，3次重复，小区贝母播种量为2000 g，清江花魔芋根状茎1130 g（155条）。基地周围林木较茂密，提供了荫蔽的适生环境，魔芋栽培试验采用净作栽培。轮作作物按一般大田生产管理。1.3 测定内容

调节播期和收获期，得到不同生育期的魔芋并同步考察其形态学特征及储藏期特征，进一步选择3种典型生育期下不同成熟度的根状茎，统计其储藏期失水和病变情况，得出花魔芋必需生育期。

魔芋生育期内调查记录播种期、出苗期、二苗率、发病率、倒苗期、收获期等关键期；湖北贝母生育期内记录播种期、出苗期、抽茎期、蕾期、花期、果期、倒苗期。

轮作栽培试验中记录花魔芋和湖北贝母的播种量，收获后统计产量并分析2种栽培模式的效益。2 结果与分析

2.1 花魔芋必需生育期

2.1.1 不同生育期花魔芋母球茎、地下新球茎及根状茎的发育及贮藏特点

不同生育期花魔芋母球茎、地下新球茎及根状茎的发育及贮藏特点见表1~2。利用播期与收获期差异，调节得到生育期分别为140天、155天、170天、184天、199天、214天、229天的魔芋（见表1）。考察不同生育期魔芋母球茎、新球茎、根状茎的形态特点及贮藏期特点，发现生育期达155天左右时，换头基本完成；生育期达184天左右时，新球茎和根状茎都基本成熟，严格控制贮藏条件及加强种芋日常管护可基本保证魔芋种芋（根状茎）安全贮藏；生育期达199天左右，新球茎和根状茎都完全成熟，种芋贮藏安全性有了植物生理学意义上的保障，耐贮藏性大大提高。

表1 利用播期及收获期调节得到不同生育期的魔芋根状茎

d

收获期

项目

2012年10月22日

2012年4月22日

播期 2012年5月5日 2012年6月5日

184 170 140

2012年11月5日

199 155

2012年11月20日

214

2012年12月5日

229

表2 不同生育期魔芋母球茎、新球茎、根状茎的形态及贮藏特点

各部分状态母球茎

天数/d 小部分未140 未充分膨大

耗完

基本完成换基本消耗155 头，完

继续膨大

170 184 无 无 快速膨大 基本结束膨

形成中晚期，较成熟，粉红色和浅灰褐色

晚期，较成熟，有少部分根状茎自动脱离母球茎，形成箭果，浅灰褐色；

干枯，大部分死亡 箭果无影响，芋鞭尾部

形成中期，较嫩，粉红色

干枯，完全死亡

形成早期，白嫩，粉红色

干枯，完全死亡 新球茎

根状茎

储藏期根状茎特点

大

199 214 229 无 无 无 不再膨大 不再膨大 不再膨大

未脱离的根状茎颜色部分粉红色

晚期，成熟，根状茎部分脱离母球茎，未脱离的根状茎颜色浅灰褐色 晚期，很成熟，根状茎大部分脱离母球茎，未脱离的根状茎颜色浅灰褐色

晚期，很成熟，根状茎全部脱离母球茎

失水干枯 箭果、芋鞭影响不大 箭果、芋鞭均无死亡

箭果无死亡

注：根状茎包括箭果和芋鞭，长的为芋鞭，短且尾部有自然离层的为箭果。

2.1.2 花魔芋不同生育期根状茎与种芋贮藏的关系

花魔芋不同生育期状态根状茎失水特点及贮藏特点见图1~2。2012年10月下旬到11月下旬的近一个月的贮藏试验中，未成熟根状茎、基本成熟根状茎、成熟根状茎失水率分别为77.01%、28.62%、16.86%。其中，未成熟根状茎贮藏中由于失水过度全部干死；基本成熟根状茎失水率较高，达28.62%，这主要是由于其尾部萎缩脱落造成的，其脱落的尾部含水量较高，在贮藏中极易发生霉变，本试验采用将脱落的尾部及时清理以免造成材料的二次污染。然而，在实际大生产中，数量巨大的根状茎贮藏中很难做到及时清理尾部，这就成为种子交叉传染的重要因素。故本研究推测这可能就是种子贮藏损失巨大的重要原因之一。成熟根状茎在贮藏中失水较慢、失水较少，且保存中不会发生霉变。从图1可看出，根状茎失水速度：未成熟>基本成熟>成熟。成熟的、基本成熟的和未成熟的根状茎表皮颜色分别为灰褐色、头部灰色和尾部白色、节上鳞片粉红色节间白色或粉红色。

质量（克）项3227221712710-2210-2610-3011-311-711-1111-15时间(月-日)图1 不同生育期状态根状茎贮藏失水情况

a未成熟的根状茎c完全成熟的根状茎b基本成熟的根状茎11-20

未成熟根状茎(155 d)基本成熟根状茎(184 d)完全成熟根状茎(199 d)

图2 3种不同成熟程度的根状茎形态 2.2 花魔芋与湖北贝母的生育期衔接

湖北贝母与花魔芋生育期衔接见表3。文献表明湖北贝母的生根期为10月初—12月下旬[12]，本试验中播种基地选择恩施海拔1045 m左右的地区，播种期2011年11月17日，试验小区中的湖北贝母苗5月6日开始变黄，后陆续开始倒苗，将收获期定于2012年5月10日。花魔芋播种期为2012年5月11日，收获期2012年11月17日。发现湖北贝母与花魔芋生育期衔接较好，并且花魔芋种子繁殖材料——根状茎的安全贮藏也得到了基本保障，其生育期达到了190天，达到了根状茎的基本成熟要求。

表3 花魔芋与湖北贝母生育关键期

湖北贝母

花魔芋

目

播种期 出苗期 抽茎蕾期

期 3月上旬 3月中下旬

4月3日

4月底

花期

果期

倒苗期 5月6—17日

播种期

出芽期 6月上旬

散叶期 6月下旬

换头

倒苗成熟期

期 7月中旬

10月下旬—1

1月上旬

11月17日 收获期

时间 11月17日 1月底

5月11日

2.3 净作和轮作栽培模式下魔芋生长情况

净作和轮作栽培模式下魔芋生长情况见表4。试验得出，轮作魔芋比对照魔芋平均多出5株苗，出苗率高3.23%，二苗率高4.25%（以快完全倒苗的10月13日调查为准），由于试验所用魔芋材料为较球茎更为健康的魔芋根状茎，且播种海拔为较适宜魔芋生长的海拔，还有小区周围树木茂密，较为荫蔽，这些条件造成了两组水平中魔芋均未发生软腐病。但统计虫害率发现，轮作比对照高1.92%。

表4 净作和轮作栽培模式下花魔芋生长势

对照 时间 出苗数 二苗数 二苗率 /%

1 出苗数 2 二苗数

二苗率 /%

出苗数 二苗数

二苗率 /%

出苗数 二苗数

二苗率 /%

出苗数

轮作 2 二苗数

二苗率 /%

出苗数 二苗数

二苗率 /% 6/22 146 1 0.68 0.69

2 1.36 152 5 3.29 149 4 2.68

151 5 3.31 7/22 146 29 19.86 144 26 18.06 147 29 19.73 152 38 25.00 149 36 24.16 151 37 24.50 10/13 146 52 35.62 144 51 35.42 147 55 37.41 152 65 42.76 149 63 42.28 151 64 42.38 2.4 单作模式与轮作新模式经济效益比较

魔芋单作与轮作经济效益比较见表5。贝母5月15日收获，播种量2公斤，收获4公斤（按重庆市奉节县新兴隆镇市场2012年收购价30元/公斤，最低价12元/公斤，按平均20元/公斤价格计算）。魔芋5月15种，11月17日收，单作和轮作播种量均为1130 g，收获量分别为5570 g和5620 g。小球茎种芋(≤100 g)5元/斤，根状茎种芋7元/斤。

由表5中数据可知，虽然魔芋产量轮作只比单作高0.89%，但是轮作增加了贝母的收益，综合计算效益增加了107.66%。

表5 单作与轮作经济效益比较

魔芋产量

模式

/(kg/hm2)12377.85 魔芋产值 /(元/hm2)61889.25 贝母产量 /(kg/hm2)0.00

贝母产值 /(元/hm2)0.00

总产值 /(元/hm2)61889.25

魔芋用种量 /(kg/hm2)2511.15

贝母用种量 /(kg/hm2)0.00

种子总投入 /(元/hm2)20089.20

净收入 /(元/hm2)41800.05

增产率/% 花魔芋净作 0.00 与贝母轮作 12489.00 62445.00 8889.00

88890.00 151335.00 2511.15 4444.50 64534.20 86800.80 107.66 3 结论与讨论

魔芋产业的源头和瓶颈来自于种植业，种植业以种业为基础，种业以优良种芋为根本。本研究首次报道种芋贮藏与种芋生育期、种芋（根状茎）成熟度具有显著正相关性。试验设计分三步，首先利用播期和收获期的差异，调节得到生育期不同的根状茎，进而应用形态学和贮藏期失水率表征其成熟度，最终总结得出种芋安全贮藏必须要184天左右的基本生育期（或安全生育期）。

花魔芋、湖北贝母一年两熟轮作栽培模式试验表明：恩施州海拔1045 m左右区域，贝母的播种期为前一年的11月上中旬，收获期为来年的5月上中旬，花魔芋的播种期为5月中旬，收获期为11月上中旬。

二者生育期衔接较好，花魔芋可达190天左右的安全生育期保障了后期的种芋贮藏，可实现花魔芋和湖北贝母两种经济作物在一周年内完成生产。同时，贝母的轮作对魔芋出苗率、多苗产生率、长势均有一定促进，但本试验中魔芋增产不显著，只增产0.89%，而其增收显著，达107.66%。以往报道轮作栽培模式中一般需要2到3年的换茬时间，但本模式不仅一周年完成生产，而且同时完成2种作物的生产，提高了土地的时空利用率，生态效益和社会效益显著。作为全新的栽培新技术推广价值巨大，可实现魔芋的轮作栽培，同时对于野生珍贵中药材湖北贝母的野转家标准化栽培、规模化栽培具有一定价值。4 展望

轮作栽培模式中，发病率试验受到种芋芋龄、试验地海拔、试验地前茬及试验地周围适宜的微生态环境等影响，深入的研究可选择不同育龄种芋为试验材料、魔芋重茬地为试验田块，不同轮作作物轮作，为轮作栽培方式对软腐病的影响收集系统的田间资料，构建一年两熟轮作高效栽培新模式体系。同时轮作栽培后土壤养分变化及根际微生物变化可作为后续研究[14]，必将深入揭示轮作栽培对魔芋丰产及防病方面的微观本质及机理。

实际生产加工中，花魔芋生育期通常只有150~180天，这样导致大量优质种芋——根状茎未充分成熟，最终贮藏损失可达30%以上，甚至更差的可达60%左右。基于此，由于本轮作栽培新模式中花魔芋生育期可达190天左右，基本达到必须生育期，可保障种芋的贮藏安全，故其推广意义重大。

参考文献

[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] 刘佩瑛,陈劲权.魔芋光合性能的研究[J].西南农学院学报,1984(4):21-26.刘佩瑛,陈劲枫,史泉清.魔芋优化栽培探讨[J].园艺学报,1986,13(2):100-105.刘佩瑛.魔芋学[M].北京:中国农业出版社,2004:296-297,325-333,335-346.田雨,可燕,周修佳,等.上海地区习用的抗肿瘤中药“ 蛇六谷”[J].中药材,1999,22(9):439-441.广东省食品药品监督管理局.广东省中药材标准[Z].广东:广东科技,2011:380-383.张先平,李爱玲,王胜宝,等.魔芋软腐病发生规律与防治技术研究[J].西北农业学报,2002,11(1):78-81.刘列平,郑敏,邹安,等.不同间作方式对魔芋病害及产量的影响[J].中国林副特产,2012(5):58-59.徐文果,王丽,岩所,等.红魔芋种芋安全贮藏与运输[J].中国热带农业,2010(2):58-59.王永和,李仲敬,段凤萍.白魔芋种芋不贮藏和不同药剂处理与产量和田间发病率的关系[J].热带农业科技, 2009,32(3):30-31.[10] 刘辉,陈士林,姚辉,等.川贝母的资源学研究进展[J].中国中药杂志,2008,33(13):1645-1648.[11] 国家药典委员会.中华人民共和国药典(一部)[M].北京:化学工业出版社,2010:34-35,327-328.[12] 刘辉,黄林芳,陈士林,等.川贝母采收期的初步研究[J].中药材,2009,32:(3):331-332.[13] 刘艳,郭华春,张雅琼,等.魔芋与玉米间作群体中魔芋植株生长及葡苷聚糖含量变化的研究[J].西南农业学报,2013,26(3):1120-1125.[14] 张红骥,邵梅,杜鹏,等.云南省魔芋与玉米多样性栽培控制魔芋软腐病[J].生态学杂志,2012,31(2):332-336.[15] 黄训端,周立人,何家庆,等.猕猴桃园套种魔芋的试验研究[J].安徽农业科学,2002,30(2):291-292,298.[16] 李国强,丁亚珍,闫俊香.漯河市林下魔芋引种栽培试验与技术推广研究[J].林业实用技术,2012,11:82-84.[17] 冯世鑫,马小军,闫志刚,等.黄花蒿轮作模式的研究[J].中国中药杂志,2009,34(4):488-490.[18] 冯世鑫,马小军,闫志刚,等.黄花蒿与马铃薯等秋种作物轮作的效应分析[J].西南农业学报,2013,26(1):79-83.[19] 董艳,董坤,郑毅,等.种植年限和种植模式对设施土壤微生物区系和酶活性的影响[J].农业环境科学学报,2009,28(3):527-532.[20] 唐立霞,谈献和,张瑜,等.不同种植年限黄蜀葵根际土养分变化规律[J].中国中药杂志,2013,38(22):3871-3874.[21] 李代永.湖北贝母生物学特性观察[J].中药通报,1986,11(9):517-519.[22] 肖培根.湖北贝母的研究进展[J].中国中药杂志,2002,27(10):726-728.[23] 刘金龙,李维群,吕世安,等.魔芋新品种—清江花魔芋[J].园艺学报,2004,31(6):839.