花魔芋和湖北贝母的轮作栽培新模式研究

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，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

花魔芋(Amorphaphallus konjac K.Coch)属天南星科魔芋属多年生半阴性草本植物，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。同时，魔芋不仅是特色蔬菜、优异保健品，还是传统中药材，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。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。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，土壤连作障碍和种芋贮藏期损耗巨大，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，2010年版《中华人民共和国药典》一部（简称药典）载入川贝母项下。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。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。

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）。（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。为了克服连作障碍进行的栽培措施，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，有时甚至造成收。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，终结合生育期衔接、浸染性病害和栽培效益的综合考虑，终选择了百合科的湖北贝母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。

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±12m）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× 2.25m，随机区组排列，3次重复，小区贝母播种量为2000g，清江花魔芋根状茎1130g（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。

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。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，在贮藏中易发生霉变，本试验采用将脱落的尾部及时清理以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。

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，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。

2.3  净作和轮作栽培模式下魔芋生长情况

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%。

2.4 单作模式与轮作新模式经济效益比较

贝母5月15日收获，播种量2 kg，收获4kg(按重庆市奉节县新兴隆镇市场2012年收购价30元/kg，低价12元/kg，按平均20元/kg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1130g，收获量分别为5570g和5620g。小球茎种芋(≤100g)5元/500g，根状茎种芋7元/500g。

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%。

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，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，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1045m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2种经济作物在1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2-3年的换茬时间，但本模式不仅1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，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，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。