紫山藥‖生姜平衡增產(chǎn)模式分析及集成配套技術(shù)

陳曉蓉，晏文武，龔秋林，易新奇，陳健萍，王富強，楊冬發(fā)

(江西省宜春市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江西 宜春 336000)

紫山藥屬薯蕷科(Dioscoreaceae)薯蕷屬(DioscoreaL.)參薯種[1-2]，是一種肉質(zhì)呈紫色的參薯。我國薯蕷屬植物有60多種，主要有參薯、山藥、懷山藥等，其中紫參薯目前只在我國南方的江西、浙江、福建、廣西、湖南等地的山區(qū)種植[3]。因其富含花青素、薯蕷皂苷元等營養(yǎng)成分，其市場價格一直較高且平穩(wěn)。江西省山藥種植歷史悠久，是我國重要的山藥生產(chǎn)基地之一，常年種植面積在5000 hm2以上，產(chǎn)品供應(yīng)國內(nèi)外市場。江西的紫山藥逐漸從初級階段向快速發(fā)展階段轉(zhuǎn)變，產(chǎn)業(yè)化趨勢加快，已成為江西省主要特色經(jīng)濟作物。

在江西省農(nóng)業(yè)提倡調(diào)優(yōu)農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)為重點的背景下，以特色經(jīng)濟作物紫山藥為突破口，采用間套作方式以求經(jīng)濟效益最大化[4-5]。山藥可與旱地作物、經(jīng)濟作物、果樹等間套作，國內(nèi)外對山藥間套作增產(chǎn)及栽培技術(shù)方面已有研究，但未見紫山藥間作生姜高值高效及資源利用方面的相關(guān)報道。紫山藥間作生姜目前已在宜春萬載、銅鼓、宜豐等地推廣種植多年，取得了可觀的經(jīng)濟收入，極大地提高了農(nóng)民種植紫山藥的積極性。

隨著江西省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級高效種植正向高經(jīng)濟效益和高資源效率方向深入發(fā)展，本研究從紫山藥生姜間作的平衡生產(chǎn)系統(tǒng)角度出發(fā)，研究了紫山藥‖生姜種植模式的平衡生產(chǎn)力和物質(zhì)生產(chǎn)效率及經(jīng)濟收益，以期了解其增產(chǎn)潛力和生態(tài)效能機制，探索更高效、高產(chǎn)的生產(chǎn)技術(shù)體系，為江西省主產(chǎn)區(qū)紫山藥生姜種植結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)略性調(diào)整、區(qū)域化布局和規(guī)?；N植提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料紫山藥、生姜由宜春市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所山藥課題組提供。紫山藥種為江西省宜春市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所選育的贛紫山藥1號；生姜種為市場購買，經(jīng)3年試種篩選的肉厚飽滿、大塊的地方品種。

1.2 試驗方法

本試驗采用3種不同的栽培模式進行對比，模式1：紫山藥；模式2：生姜；模式3：紫山藥‖生姜。

試驗設(shè)4個處理：(1)H1紫山藥單作(CK1)；(2)H2生姜單作(CK2)；(3)H3紫山藥‖生姜(小區(qū)兩邊各種1行紫山藥、中間種4行生姜，即紫山藥寬1.4 m，生姜寬1.8 m)；(4)H4紫山藥‖生姜(小區(qū)兩邊各種2行紫山藥、中間種2行生姜，即紫山藥寬2.4 m，生姜寬0.8 m)。小區(qū)面積25.6 m2(3.2 m×8.0 m)，每處理3次重復(fù)，隨機排列。

本試驗于2016～2017年在宜春市農(nóng)科所試驗基地進行，試驗地的位置：緯度27°78′55″、經(jīng)度114°41′65″、海拔高度96 m，屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，溫光資源豐富，降水充沛。供試土壤為紅壤土，其基本理化性質(zhì)為：pH值5.55、有機質(zhì)含量19.02 g/kg、水解氮147.0 mg/kg、有效磷74.9 mg/kg、速效鉀210.0 mg/kg、全氮1.05 g/kg、全磷0.26 g/kg、全鉀9.02 g/kg。

1.3 項目測定與方法

1.3.1 生育期記載及氣象資料收集 在紫山藥、生姜生長期間，記載其主要生育期(表1)，試驗地當(dāng)年氣象資料(日平均氣溫、降雨量等)由宜春市氣象局提供。

表1 紫山藥、生姜各生育期時間

1.3.2 產(chǎn)量和干物質(zhì)積累 在紫山藥、生姜的收獲期，對每個小區(qū)分別進行測產(chǎn)；同時每個測產(chǎn)小區(qū)按間隔法取樣6株，按地上莖葉、地下塊莖分樣裝袋，放入烘箱中105 ℃條件下殺青30 min，然后在80 ℃條件下烘干72 h至恒重，冷卻，用電子天平(感量0.01 g)稱各器官干重。

1.3.3 物質(zhì)生產(chǎn)效率 物質(zhì)生產(chǎn)效率以單位面積干物質(zhì)的產(chǎn)量表示。參照王美云[6]和戴明宏[7]等的方法計算。

物質(zhì)生產(chǎn)效率/(kg/hm2)

1.3.4 溫度生產(chǎn)效率 為生育期間有效積溫生產(chǎn)的干物質(zhì)重量，不同作物有效積溫不一樣。

溫度生產(chǎn)效率/[kg/(hm2·℃)]

1.3.5 降水生產(chǎn)效率 為生育期間的自然降雨量生產(chǎn)的干物質(zhì)重量。

降水生產(chǎn)效率/[kg/(hm2·mm)]

1.3.6 經(jīng)濟效益 分別統(tǒng)計紫山藥、生姜生產(chǎn)過程中的物質(zhì)及用工成本，結(jié)合實際情況按每公頃進行換算。通過年總產(chǎn)值和總成本計算產(chǎn)投比。

總成本=單位面積總物質(zhì)費用+單位面積人工費用

年總產(chǎn)值=各種作物的經(jīng)濟產(chǎn)量×銷售價格

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 各模式生產(chǎn)力表現(xiàn)

3種模式的生產(chǎn)力表現(xiàn)如圖1所示，不同年份紫山藥‖生姜模式H4的生產(chǎn)力顯著高于傳統(tǒng)紫山藥單作、生姜單作模式，其紫山藥折合產(chǎn)量分別為31290.0和33079.5 kg/hm2，生姜折合產(chǎn)量分別為27351.0和29010.0 kg/hm2。在2年的平均產(chǎn)量中，模式3的H4處理生產(chǎn)力顯著高于傳統(tǒng)模式1和模式2，其中紫山藥為32184.6 kg/hm2，比傳統(tǒng)模式1提高了33.5%；生姜產(chǎn)量為28180.5 kg/hm2，比傳統(tǒng)模式2提高了42.5%；模式3的H3處理中紫山藥產(chǎn)量27966.7 kg/hm2和生姜產(chǎn)量22537.5 kg/hm2，分別比傳統(tǒng)模式1、2增產(chǎn)16.0%和14.0%。在同種模式下，H3、H4處理中紫山藥產(chǎn)量有差異，紫山藥H4處理比H3增產(chǎn)15.1%，而生姜因不同的箱寬比例對產(chǎn)量有明顯影響，H4處理比H3處理增產(chǎn)25.0%。表明模式3中H4的生產(chǎn)力優(yōu)勢高，該模式紫山藥增產(chǎn)較大，主要還得益于生姜產(chǎn)量的大幅度提高，說明紫山藥間種生姜后表現(xiàn)出更大的增產(chǎn)潛力，紫山藥‖生姜平衡增產(chǎn)效果顯著。

圖1 不同種植模式的作物產(chǎn)量比較

2.2 干物質(zhì)生產(chǎn)效率

從表2可以看出，3種模式的干物質(zhì)生產(chǎn)效率差異顯著，H4處理的2年平均干物質(zhì)生產(chǎn)效率為13837.6 kg/hm2，顯著高于對照，比傳統(tǒng)紫山藥單作和生姜單作分別提高了22.14%和221.1%。同一年份均表現(xiàn)為模式3>模式1、模式2。模式3的H4的干物質(zhì)生產(chǎn)效率優(yōu)勢顯著，主要原因是紫山藥‖生姜模式充分利用了2種作物生理生長的互補特點，合理設(shè)定間作種植行寬比，結(jié)合優(yōu)良品種選擇和栽培技術(shù)的配套(紫山藥提早播種，地膜覆蓋等)，有效調(diào)節(jié)了其生育期間的資源合理吸收分配，大大提高資源利用效率，促進了作物平衡增產(chǎn)。

表2不同種植模式的作物干物質(zhì)生產(chǎn)差異kg/hm2

年份處理紫山藥地上秸稈地下薯塊生姜地上秸稈地下姜塊總生物量2016H15401.8±503.34933.2±419.4∕∕10335.0±922.8H2∕∕1949.4±188.22523.9±198.14473.3±504.2H33323.6±283.82639.4±205.71171.2±153.11500.7±159.58634.9±875.3H46749.3±760.75143.5±529.0717.9±78.1841.1±74.413451.6±1213.4?2017H16686.5±787.55636.8±605.8∕∕12323.3±935.5H2∕∕1806.3±183.02338.7±192.64145.0±372.0H33430.3±260.42724.1±188.71315.4±179.31618.0±186.89087.8±639.3H47095.5±354.85437.8±248.1797.8±77.1892.1±70.114223.2±858.7?2年平均H16044.2±561.45285.0±444.7∕∕11329.2±1006.0H2∕∕1877.9±98.02431.3±103.14309.2±356.1H33377.0±166.62681.8±120.71243.3±125.11559.4±130.38861.5±547.5H46922.4±306.55290.7±213.0757.9±67.6866.6±62.913837.6±811.7?

注：*表示在0.05水平上的差異顯著性。下同。

2.3 溫度利用效率

>10 ℃的有效積溫是作物生長所需的基礎(chǔ)熱量。表3結(jié)果顯示，模式3的有效積溫明顯高于對照模式；在溫度生產(chǎn)效率上，H4的平均溫度生產(chǎn)效率比H1提高了10.2%，H3的平均溫度生產(chǎn)效率比H2提高了86.0%。由此可見，間作模式能充分利用有效積溫，其溫度生產(chǎn)效率表現(xiàn)突出，當(dāng)然不同作物溫度生產(chǎn)率因季節(jié)和模式的不同而有差異。

2.4 水分利用效率

水分利用效率反映了降水量對作物產(chǎn)量形成的貢獻，是衡量作物水分消耗和物質(zhì)生產(chǎn)間關(guān)系的重要指標(biāo)。由表4可知，H4的平均水分利率效率比H1提高了14.3%，H3的平均水分利用效率比H2提高了86.4%。表明模式3的水分利用效率優(yōu)勢顯著，是一種高效的節(jié)水種植模式。

2.5 紫山藥‖生姜模式的經(jīng)濟效益分析

3種模式的作物產(chǎn)量與經(jīng)濟效益比較見表5。在2016年和 2017年，間作H4的總產(chǎn)量明顯高于傳統(tǒng)H1，其增幅分別達34.6%和24.7%；H3的產(chǎn)量與H1比較增幅不大，分別提高了7.7%和-0.5%；H4的產(chǎn)量與H2比較，分別增產(chǎn)高達47.7%和67.8%；H3的產(chǎn)量與H2比較，分別增產(chǎn)18.1%和34.5%。模式3的H4處理的2年總產(chǎn)值和總成本分別為296999.1和139350.0元/hm2，分別比H3提高了41.8%和17.6%；H4的總產(chǎn)值分別比H1和H2提高了18.1%和130.4%，H4的總成本分別比H1和H2提高了-10.6%和55.9%；H4的產(chǎn)投比較高，為2.10，比H1、H2、H3分別提高了30.4%、45.8%和18.6%。由此可知，同種間作模式中因紫山藥和生姜間作行寬比例的不同導(dǎo)致2個處理間的產(chǎn)量差異明顯，不同種植模式中產(chǎn)量差異表現(xiàn)不盡相同，分化明顯，模式中的總投入和總產(chǎn)出因種植作物的不同也表現(xiàn)出不同的差異。因此，不同模式中作物選擇和間作生產(chǎn)的不同在很大程度上影響著單位面積土地的產(chǎn)投比，要獲得較高投入產(chǎn)出比，應(yīng)以經(jīng)濟效益較高的作物為主作物，再間作與主作物相適應(yīng)的其他作物。

表3 2016～2017年不同種植模式作物有效積溫和溫度利用效率比較

表4 2016～2017年不同種植模式作物的水分利用效率

表5 不同種植模式作物產(chǎn)量與經(jīng)濟效益比較

注：2016年紫山藥、生姜的平均批發(fā)收購價分別為5.0元kg和3.5元kg；2017年紫山藥、生姜的平均批發(fā)收購價分別為5.4元kg和3元kg。

3 高產(chǎn)高效栽培的主要技術(shù)要點

將紫山藥‖生姜模式配套高產(chǎn)高效栽培技術(shù)要點歸納如下，其他生產(chǎn)種植技術(shù)及日常管理與紫山藥單作、生姜單作生產(chǎn)技術(shù)一致。

3.1 選種催芽

紫山藥和生姜都要選用優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)抗病品種。紫山藥要比傳統(tǒng)種植提早催芽，于3月底在大棚內(nèi)(或搭小拱棚)集中切塊育苗，種皮朝下，切口朝上，種薯塊緊密整齊排列后撒上一層柴灰或石灰；4月初從地窖內(nèi)取出生姜種，用蛇皮袋(內(nèi)有一層薄膜)裝好，稍扎口置于溫暖朝陽的房間催芽，等芽長出小指蓋大小時開始栽種。

3.2 種植規(guī)格

采用2.0～2.2 m為一種植帶。每畦帶兩邊各種植1行(一架)紫山藥，山藥采用寬行密植栽培，株距20 cm左右，紫山藥3.45萬～3.75萬株/hm2；在兩架山藥之間間作2行生姜，生姜小行距35～40 cm，株距20 cm，5.55萬～6.00萬株/hm2。

3.3 開溝起壟

紫山藥、生姜種植都為南北走向。將已腐熟的豬、牛糞等農(nóng)家肥足量撒施于土壤里，15000～22500 kg/hm2，深翻整地開挖栽植溝后，在每畦的兩邊(紫山藥種植區(qū))起高壟30～40 cm，結(jié)合回填起壟施少量復(fù)混肥料，再鋪上80 cm寬的地膜，以保證紫山藥地下塊莖良好疏松的生長環(huán)境。生姜種植行溝要深30 cm，姜芽隨土朝下放入，種姜上直接蓋上腐熟牛糞或草木灰，有條件的再鋪點稻草以防太陽直曬種姜。

3.4 及時澆灌

紫山藥地下塊莖在7月中下旬開始進入生長旺盛期，遇干旱時要及時灌水但不能漬澇，紫山藥在濕潤疏松的土壤中才能順直生長，不易畦形。生姜在紫山藥的蔭蔽、潮濕的環(huán)境中生長旺盛。

3.5 病害防治

炭疽病、褐斑病是紫山藥發(fā)生最廣泛、最常見的病害，以防為主。一定要掌握好5月底至6月上旬后的第一場雨,在雨后及時用藥預(yù)防。在第1次用藥后,若持續(xù)干旱則15 d左右噴第2次藥,若遇陰雨天氣，應(yīng)做到1周用藥1次。7月和8月是山藥炭疽病、褐斑病發(fā)病的高峰期，不能等到病害大發(fā)生出現(xiàn)嚴(yán)重落葉和大面積病斑融合時再防治，而一定要在6月份第一場雨后噴上第一遍藥。進入6～8月份汛期，應(yīng)選擇在雨前用藥，雨前沒有及時噴藥的雨后必須補噴?？捎?0%代森錳鋅可濕性粉劑600倍液、75%百菌清800倍液、50%的甲基托布津700～800倍液或杜邦克露800倍液均勻噴施。以上藥劑最好交替使用。

生姜的主要病害姜瘟病是土傳病害，在姜塊膨大期最容易發(fā)病，導(dǎo)致植株枯死，并迅速蔓延。姜瘟病要以防為主，一旦染發(fā)病，就很難控制，也很難治愈。可以結(jié)合培土施肥時加入生物菌肥。每次每株施50 g左右。能提高植株抗姜瘟病的能力，有效地抑制姜瘟病的發(fā)生和為害。

4 討論

4.1 發(fā)展紫山藥‖生姜平衡增產(chǎn)模式的可行性

平衡增產(chǎn)模式是指將山藥生姜兩種作物間作作為一個栽培整體來考慮,依據(jù)氣候與作物的時空統(tǒng)一性及山藥、生姜栽培生理的互補規(guī)律，合理利用溫、熱、水、肥資源，將單一作物的高產(chǎn)栽培技術(shù)優(yōu)化整合，實現(xiàn)2種作物的平衡增產(chǎn)目的。紫山藥和生姜都是江西省重要的經(jīng)濟作物，也是南方的主要經(jīng)濟作物。

本試驗結(jié)果表明(圖2)：紫山藥‖生姜模式在平衡生產(chǎn)力上優(yōu)勢明顯，與傳統(tǒng)紫山藥單作、生姜單作比較，其紫山藥產(chǎn)量和物質(zhì)生產(chǎn)效率分別提高了33.5%和22.14%，生姜的產(chǎn)量和物質(zhì)生產(chǎn)效率分別提高了42.5%和221.1%。紫山藥和生姜產(chǎn)量的大幅提高，說明在2種作物的合理間作距離和高產(chǎn)栽培條件下，紫山藥‖生姜模式H4表現(xiàn)出顯著的間作優(yōu)勢，同時具有較好的經(jīng)濟效益。H4的產(chǎn)投比比H1、H2、H3分別提高了30.4%、45.8%和18.6%，具有高產(chǎn)、高效的特點。其主要原因是將生姜引入紫山藥種植區(qū)內(nèi)，充分利用了2種作物空間上的高矮特性，紫山藥有了良好的通風(fēng)透光條件，有效地減少了炭疽病等病害的傳播途徑，生姜在高溫干旱時借助紫山藥的蔭蔽較好地避免直曬和保持土壤的濕潤，有利于2種作物同時增產(chǎn)增效；同時錯開了播種時間和收獲期，紫山藥提早育苗提前收獲，減輕了季節(jié)性矛盾，因而是一種具有較好推廣前景的種植模式。

圖2 不同種植模式作物效果對照

4.2 紫山藥‖生姜是資源高效生產(chǎn)種植模式

溫?zé)?、降水資源是影響一個區(qū)域種植制度的關(guān)鍵因素。本研究結(jié)果表明，模式中2種作物從播種到成熟收獲期間的有效積溫(>10 ℃)為1938.5 ℃·d，降雨量1167.6 mm，完全滿足了紫山藥、生姜生長發(fā)育所需，為間作高產(chǎn)提供了重要的自然資源基礎(chǔ)。紫山藥‖生姜模式的高資源生產(chǎn)效率還與品種的適應(yīng)性相關(guān)，在紫山藥‖生姜模式高產(chǎn)高效技術(shù)體系中，良種選擇是關(guān)鍵之一，在3～4月低溫多雨期，采用紫山藥提早育苗和地膜覆蓋對資源分配進行調(diào)節(jié)；在生育中期6～8月高溫逼熟的氣候環(huán)境下，紫山藥高架的枝葉調(diào)節(jié)了生姜的溫?zé)豳Y源；10月初紫山藥收獲后生姜充分地吸收自然光溫，使其整個生育期處于一個協(xié)調(diào)的溫水資源小環(huán)境，充分吸收和利用自然資源，同時提高了2種作物的生產(chǎn)效率，提質(zhì)增效效果顯著。