留壩西洋參栽培制約性問題研究與產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式探索

田小曼，胡小平，陳志敏，蘇景文，劉德明

(1.楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 楊凌 712100；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)，陜西 楊凌 712100；3.陜西留壩縣政府，陜西 留壩 724100；4.陜西留壩縣科技局，陜西 留壩 724100；5.留壩縣佳士森中藥綜合開發(fā)有限公司，陜西 留壩 724100；6.西北農(nóng)林科技大學(xué) 留壩西洋參試驗示范基地，陜西 留壩 724100)

西洋參(PanaxquiquefoliumL.)是人參屬宿根草本植物，根肉質(zhì)，斷面紋理呈輻射狀，一年生幼苗為1～3片小葉組成復(fù)葉，成株由3～5片倒卵形小葉組成掌狀復(fù)葉，葉緣鋸齒狀，傘形花序，漿果扁圓形呈球狀分布，成熟后色澤鮮紅，果肉多汁[1]。

西洋參是名貴藥用植物，具滋陰補氣、生津止渴、除燥清火、扶正固本、提升免疫力等功效[2]。西洋參原產(chǎn)北美，自然分布在加拿大東南部和美國東部的北緯30～48°、西經(jīng)67～95°美洲森林。我國于上世紀七八十年代在吉林、北京懷柔、陜西留壩引種成功[3]。

1 留壩西洋參產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程與現(xiàn)狀

1.1 適宜的氣候環(huán)境是留壩縣發(fā)展西洋參產(chǎn)業(yè)的先決條件

留壩縣地處秦嶺腹地，屬亞熱帶北緣山區(qū)暖溫帶濕潤季風(fēng)氣候，北緯33°17′42″至33°53′29″，東經(jīng)106°38′05″至107°18′14″，森林覆蓋率91.23%，年平均日照1 804.4 h，年降雨量為886.3 mm，無霜期為214 d，平均氣溫11.5℃，境內(nèi)中藥材多達1 300余種，有“中藥材之鄉(xiāng)”之稱，縣域內(nèi)海拔1 000 m左右的區(qū)域植被豐茂、溫濕度適宜、散射漫射光照適中、沙質(zhì)土壤透氣保肥持水性能良好、腐殖質(zhì)豐富，尤其適合西洋參栽培。經(jīng)測定，留壩西洋參的人參皂甙、多糖等有效成分與美國、加拿大參含量基本一致，其中鉀、鈣、鎂、磷等人體必需的礦物質(zhì)含量比美國、加拿大參更高[4]。

1.2 獨特的生態(tài)區(qū)位優(yōu)勢是留壩縣發(fā)展西洋參產(chǎn)業(yè)的必然選擇

留壩縣是南水北調(diào)丹江水庫水源涵養(yǎng)區(qū)，享有“全國綠水青山就是金山銀山實踐創(chuàng)新基地、國家生態(tài)文明建設(shè)示范市縣、天然氧吧、生態(tài)魅力縣、全國最佳森林休閑體驗地、全國鄉(xiāng)村治理體系建設(shè)試點縣”等榮譽稱號。黨的十八大以來，留壩縣主動落實生態(tài)文明建設(shè)，堅持“綠水青山就是金山銀山”發(fā)展理念，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，發(fā)展特色產(chǎn)業(yè)和生態(tài)旅游，保護生態(tài)環(huán)境。發(fā)展西洋參、豬苓、銀杏、板栗、香菇、中蜂、土雞等種養(yǎng)殖特色產(chǎn)業(yè)，是留壩縣“四養(yǎng)一林一旅游”產(chǎn)業(yè)發(fā)展基本思路。

1.3 留壩縣是全國三大西洋參種植基地之一

1981年，留壩縣引種西洋參獲得成功后，1985年被國家科委列入“星火計劃”攻關(guān)項目，由來自西北農(nóng)林科技大學(xué)、漢中市農(nóng)科所等多家科教單位的專家教授組成西洋參栽培科技攻關(guān)協(xié)作組，成功攻克了西洋參栽培的適生區(qū)域選擇、整地作畦、拌種穴播、遮陰防雨、田間管理、病蟲害防治等一系列種植技術(shù)難關(guān)，總結(jié)形成留壩西洋參適生區(qū)域規(guī)劃和種植技術(shù)規(guī)范，縣上建立西洋參栽培技術(shù)服務(wù)站和西洋參加工廠，西洋參種植與加工產(chǎn)銷兩旺，經(jīng)濟效益顯著，老百姓種植積極性高，留床面積一度高達300多hm2，留壩快速成為西洋參種植全國三大基地之一(東北吉林、北京懷柔、陜西留壩)[5]。

西洋參是多年生草本植物，種植周期一般為3～5 a，以四年生西洋參投入與產(chǎn)出計算：平均畝產(chǎn)鮮參650 kg、價格160元/kg，四年總產(chǎn)值為10.4萬元，扣除累計投入(種子、肥料、農(nóng)藥、棚架設(shè)施等)約2.4萬元，每畝地四年凈收入8萬元。比累計種植四年玉米、馬鈴薯的種植收入高出20倍，扣除勞動力支出則差距更大。幾十年來，西洋參種植一直是留壩縣特色產(chǎn)業(yè)和縣域經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)[6]。

2 連作障礙的成因以及對西洋參產(chǎn)業(yè)的影響

連作障礙是指連續(xù)在同一土壤上栽培同種或近緣植物表現(xiàn)出來的生長異?，F(xiàn)象，多數(shù)受害植物表現(xiàn)為根系活力低下、分支減少、褐變，嚴重時會出現(xiàn)死苗現(xiàn)象，作物減產(chǎn)甚至絕收，產(chǎn)出物品質(zhì)下降甚至產(chǎn)生有毒物質(zhì)。連作障礙現(xiàn)象一般以重茬地連續(xù)種植同種或近緣種的重茬忌作表現(xiàn)最為明顯，通過休耕或遠緣作物倒茬輪作等措施可不同程度降低連作障礙影響。破解連作障礙，既要科學(xué)研究各個要素的直接影響，又要考慮植物、土壤、病原物、溫濕度以及氣候環(huán)境之間的相互影響[7]。

2.1 連作障礙的主要成因

2.1.1 土傳病害 土傳病害是指生長或休眠在土壤或上茬、本茬植株病殘體中的病原物在適宜條件下，從根部或莖基部侵害植物，引起植株萎蔫、猝倒或枯死等癥狀的植物病害總稱。病原體包括真菌、線蟲、細菌和病毒等，大多數(shù)土傳病害以真菌為害為主，也有以線蟲為害占主導(dǎo)地位的土傳病害(如煙草根結(jié)線蟲病等)，真菌、細菌、線蟲的混合感染會顯著加重危害程度。同時，感病植物自身分泌物的成分、濃度和分泌量直接影響根際微生物(真菌、細菌、病毒、線蟲等)的擴增速率，導(dǎo)致植株快速萎蔫，或因阻斷植物營養(yǎng)與水分傳導(dǎo)而導(dǎo)致猝倒或立枯。同種或近緣植物連作，致病微生物因為寄主的持續(xù)存在而快速大量滋生，繼而導(dǎo)致土壤中原有的固氮菌、放線菌、硝化細菌等有益微生物生長受抑制，土壤微生物區(qū)系發(fā)生變化，導(dǎo)致土傳病害加重發(fā)生[8]。

2.1.2 土壤理化性狀惡化 耕作過程中氮磷鉀等化學(xué)肥料，未被植物吸收的礦物質(zhì)在土壤中富集而產(chǎn)生土壤次生鹽漬化及酸化，加之無法補充被植物吸收的未知元素，導(dǎo)致土壤理化性能失調(diào)，植物生長受限。同種或近緣植物在同一地塊連作，再次吸收同種營養(yǎng)元素，加劇土壤中營養(yǎng)元素變化幅度，土壤環(huán)境理化性狀惡化，導(dǎo)致植物免疫力下降，產(chǎn)生生理性病害，繼而加重病蟲害發(fā)生，產(chǎn)生連作障礙[9]。

2.1.3 植物自毒作用 自毒作用是植物生長化感作用的一種，是生物種內(nèi)競爭的一種特殊表現(xiàn)形式，植物為利于自身生長而產(chǎn)生防御性或排他性化學(xué)物質(zhì)(生理代謝物或特殊分泌物)，向環(huán)境中釋放對其它植株個體產(chǎn)生有害影響的生存應(yīng)答機制。植物生長過程中產(chǎn)生的有毒化學(xué)物質(zhì)通過地上淋溶、根系分泌和作物殘茬腐解等途徑釋放到土壤環(huán)境中并持續(xù)存在一定時期，對本茬或下茬同種或近種植物的健康生長產(chǎn)生抑制。重茬連作地塊，自毒物質(zhì)富集量和有效降解時間，直接決定自毒作用發(fā)生的嚴重程度和時間周期。自毒作用是某些植物發(fā)生連作障礙現(xiàn)象的重要因素[10]。

2.1.4 其他綜合因素 連作障礙的發(fā)生與嚴重程度還有多種原因，如隨著土壤微生物群落變化，致病菌群落占據(jù)主導(dǎo)地位后，土傳病害發(fā)生嚴重；地下害蟲蟲口基數(shù)增加，造成植物根系受損，導(dǎo)致水分運輸和營養(yǎng)吸收受阻，產(chǎn)生的傷口也給病原微生物入侵提供了機會；雨水和地表水流動加速病原微生物傳播的影響；農(nóng)作物設(shè)施栽培、植物種類、生長周期、環(huán)境溫濕度以及連作次數(shù)的影響等[11]。

2.2 留壩西洋參連作障礙的成因及間作周期

研究表明，留壩西洋參連作障礙產(chǎn)生的主要原因有土壤微生物環(huán)境惡化(土傳病原微生物群落上升、有益微生物群落下降)、土壤理化性狀惡化(pH降低)和西洋參代謝物的自毒作用等，其中真菌類病害(疫病、灰霉病、立枯病等)為主要原因，在海拔850～1 100 m的個別區(qū)域，根結(jié)線蟲有上升為主要原因的趨勢[8]。

根莖類藥用植物連作障礙現(xiàn)象明顯，以人參、西洋參、重樓、百合等中藥材尤為嚴重。研究表明，西洋參老參地需要間隔30 a以上才能再次種參[12]。留壩縣老參地的間作時間尚無科學(xué)研究，有種參戶于2014年在留侯鎮(zhèn)桃園鋪村流轉(zhuǎn)了約1.33 hm2新地種植西洋參，發(fā)現(xiàn)其中一小塊地第3年存苗率不足5%，調(diào)查發(fā)現(xiàn)該塊土地曾在1990年試種過西洋參，由此推斷，留壩西洋參連作障礙間隔周期不少于25年。

3 連作障礙對留壩縣發(fā)展的影響

留壩縣是秦巴山區(qū)零工業(yè)縣，縣域內(nèi)山高谷深坡陡，可耕種面積僅占總面積的1.8%。國家退耕還林還草后，發(fā)展中藥材、食用菌等特色產(chǎn)業(yè)和發(fā)展生態(tài)旅游是留壩產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必由之路，其中西洋參種植是經(jīng)濟效益最高的特色產(chǎn)業(yè)之一[13]。

3.1 對經(jīng)濟發(fā)展的影響

留壩西洋參種植產(chǎn)業(yè)經(jīng)過幾十年發(fā)展，適生區(qū)全部成為老參地，種參戶在無地可種的情況下，對老參地進行深翻換土或加覆林下腐殖土等措施試種西洋參，但收效甚微，第四年存苗率不足20%，且多為爛參、病參，平均每畝可收獲鮮參不足30 kg[14]，全縣西洋參留床面積下滑至不足26.67 hm2，產(chǎn)業(yè)嚴重萎縮。同時老參地撂荒，政府引導(dǎo)改種傳統(tǒng)農(nóng)作物，老百姓積極性不高。

3.2 對社會發(fā)展的影響

受西洋參連作障礙導(dǎo)致參農(nóng)無地可種的影響，大量適齡勞動力選擇外出打工，導(dǎo)致土地撂荒和留守老人兒童增多，農(nóng)村基層管理和社會治理難度加大，農(nóng)村產(chǎn)業(yè)空心化現(xiàn)象日益加重，直接影響留壩實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略和社會可持續(xù)發(fā)展。

3.3 對生態(tài)環(huán)境的影響

同樣面對西洋參連作障礙導(dǎo)致參農(nóng)無地可種的情況，部分無法外出打工的種參戶受種參高收益驅(qū)使，采取偷刮林下腐殖土的手段，在老參地上繼續(xù)種植西洋參，導(dǎo)致林下地表環(huán)境破壞，尤其是在陡坡林地的地表環(huán)境極難恢復(fù)，構(gòu)成陡坡林區(qū)石漠化生態(tài)安全隱患。

4 留壩縣重振西洋參產(chǎn)業(yè)的舉措與成效

4.1 留壩西洋參連作障礙問題研究進展

西北農(nóng)林科技大學(xué)留壩西洋參試驗示范基地專家團隊調(diào)查了留壩西洋參種植氣候環(huán)境、土壤性狀、病蟲害種類，摸清了留壩西洋參連作障礙主要成因，提出了破解連作技術(shù)路線，發(fā)現(xiàn)了老參地土壤處理的技術(shù)路徑和技術(shù)參數(shù)。在對留侯鎮(zhèn)閘口石村老參地連作障礙土壤進行多措施、多藥劑、多濃度梯度物理、化學(xué)處理和益生菌處理中發(fā)現(xiàn)，有4組試驗區(qū)塊滿足開展推廣試驗的技術(shù)參數(shù)要求(四年存苗率不低于70%)，其中有兩組試驗區(qū)塊高達90%。

4.2 西洋參“2+2”栽培模式探索

“2+2”栽培模式是西北農(nóng)林科技大學(xué)留壩西洋參試驗示范基地的專家團隊結(jié)合留壩西洋參產(chǎn)業(yè)特征提出的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)栽培新模式，即：將西洋參四年種植期分為兩個階段，前兩年為工廠化育苗階段，后兩年為訂單種植階段，形成規(guī)?；?、技術(shù)化、品牌化發(fā)展思路。

“2+2”栽培模式的前兩年育苗企業(yè)在植物工廠無菌基質(zhì)土中立體化種植(2～3層)，從空間隔離有效杜絕病蟲害發(fā)生，提高土地利用率1.5～2.0倍；后兩年種植主體在傳統(tǒng)參地栽培兩年生無菌種苗，將生產(chǎn)周期縮短為兩年，變相提高土地利用率，縮短了病蟲害等危害周期，有效提高西洋參的產(chǎn)量和商品率?！?+2”栽培模式通過縮短西洋參在同一土壤中的生長周期、管控病蟲害發(fā)生空間、消殺及活化土壤、再造西洋參根際微生態(tài)等措施，有效破解西洋參連作障礙問題[15]。

西洋參“2+2”栽培與傳統(tǒng)栽培模式比較

4.3 多方協(xié)同，破解留壩縣西洋參產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸

近年來，留壩縣加強與高?？蒲袉挝弧⑽餮髤⒁?guī)?；N植與加工企業(yè)合作，圍繞全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展和農(nóng)旅融合，從西洋參可重茬種植、產(chǎn)品精深加工和旅游康養(yǎng)產(chǎn)品開發(fā)等方面，一體化促進留壩西洋參產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展，取得了顯著成效。

留壩縣大力支持西洋參產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)(留壩縣佳仕森中藥綜合開發(fā)有限公司)在閘口石村建成了現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)園區(qū)，通過技改升級后，將該園區(qū)部分設(shè)施大棚改造為植物工廠，完全可以承擔(dān)兩年生西洋參育苗功能。西北農(nóng)林科技大學(xué)專家團隊已擁有西洋參組培技術(shù)和基質(zhì)土配方技術(shù)，可以為西洋參育苗工廠提供技術(shù)支撐；連作障礙土壤處理技術(shù)為種參戶提供老參地土壤處理技術(shù)服務(wù)，同時，西洋參專家團隊已擁有香菇廢菌棒作為西洋參育苗基質(zhì)土的技術(shù)參數(shù)，可有效解決留壩縣香菇產(chǎn)業(yè)面源污染問題，服務(wù)留壩產(chǎn)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展。留壩西洋參“2+2”栽培模式經(jīng)濟效益和社會效益可期。

5 分析與建議

5.1 縣校企共建西洋參產(chǎn)業(yè)發(fā)展協(xié)同機制

習(xí)近平總書記強調(diào)，沒有農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，國家現(xiàn)代化是不完整、不全面、不牢固的。加快構(gòu)建現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)體系和經(jīng)營體系，提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)組織化、規(guī)?；?、技術(shù)化、品牌化水平，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

留壩西洋參產(chǎn)業(yè)構(gòu)建“政府、企業(yè)、高?！比灰惑w協(xié)作機制，服務(wù)西洋參產(chǎn)業(yè)發(fā)展。同時，企業(yè)與西洋參種植經(jīng)營主體(合作社、種植戶等)按照“2+2”模式，構(gòu)建風(fēng)險分擔(dān)、利益共享的規(guī)模農(nóng)業(yè)、訂單農(nóng)業(yè)利益共同體。

5.2 深化縣?？萍己献?，提升科技支撐水平

依托西北農(nóng)林科技大學(xué)的專家教授團隊和合作共建的留壩西洋參試驗示范基地，深化縣?？萍己献鳎皇巧钊腴_展西洋參組培苗產(chǎn)業(yè)化、連作障礙問題綜合技術(shù)集成等關(guān)鍵的科研試驗、技術(shù)推廣和產(chǎn)業(yè)示范，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供技術(shù)支撐；二是開展職業(yè)農(nóng)民和鄉(xiāng)土專家培訓(xùn)，為產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展提供智力支撐。

5.3 強化經(jīng)營主體培育，健全產(chǎn)業(yè)組分機構(gòu)

政府應(yīng)加強經(jīng)營主體扶持力度，通過培育西洋參種植大戶、支持龍頭企業(yè)技改、加強市場監(jiān)管升級等措施，引導(dǎo)生產(chǎn)、加工、銷售各經(jīng)營主體建立健全可持續(xù)發(fā)展的利益聯(lián)結(jié)機制，讓種植戶通過現(xiàn)代化組織體系提高收益，讓加工銷售企業(yè)原材料供應(yīng)有保障。

5.4 引導(dǎo)多方互通互補，促進綠色可持續(xù)發(fā)展

產(chǎn)業(yè)融合是留壩產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要特征，西洋參產(chǎn)品本身具有特色產(chǎn)品、保健禮品和栽培觀賞等特點，西洋參產(chǎn)業(yè)本身與其他農(nóng)旅產(chǎn)業(yè)具有很強的互補性。如：在種植環(huán)節(jié)可與香菇產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展，利用廢菌棒作為基質(zhì)土，解決西洋參工廠化育苗基質(zhì)土原材料問題和香菇栽培廢菌棒面源污染問題；在收獲環(huán)節(jié)可與留壩鄉(xiāng)村旅游產(chǎn)業(yè)緊密結(jié)合，開展西洋參農(nóng)耕體驗活動、開發(fā)西洋參盆景等旅游紀念品；在產(chǎn)品環(huán)節(jié)可開發(fā)高附加值產(chǎn)品(西洋參酒、速溶茶、面膜等)，拉長產(chǎn)業(yè)鏈。由此，建議政府加大對西洋參種植、加工、營銷等各經(jīng)營主體引導(dǎo)支持，加強與科技部門合作，用科技和人才支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式改革和多種經(jīng)營主體融合，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，促進產(chǎn)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展，加快農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化步伐。