中國甘薯高效栽培模式及展望

謝 昊，劉亞菊，張允剛，李 強

（1.江蘇徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所∕江蘇徐州甘薯研究中心∕中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘薯研究所，江蘇 徐州 221131；2.東北林業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院∕東北鹽堿植被恢復(fù)與重建教育部重點實驗室，哈爾濱 150040）

甘薯［Ipomoea batatas（L.）Lam.］是旋花科甘薯屬的栽培種，明朝萬歷年間自菲律賓引入中國福建省，而后逐漸普及全國［1］。時至今日，中國以全球29.0%的甘薯種植面積生產(chǎn)了全球57.0%的甘薯，是世界上最大的甘薯生產(chǎn)國［2］。甘薯產(chǎn)量高、適應(yīng)性廣，薯干產(chǎn)量可達(dá)22500 kg∕hm2，經(jīng)濟(jì)系數(shù)在0.70～0.85，遠(yuǎn)超其他作物［3］，在谷類作物無收的丘陵、干旱、瘠薄的田塊仍能維持8000 kg∕hm2的產(chǎn)量［2］。甘薯營養(yǎng)豐富、用途廣泛，既是重要的糧食作物，也是經(jīng)濟(jì)作物，除鮮食和作為淀粉、食品加工的原料外，還可以作為蔬菜和觀賞花卉［2］。甘薯的生產(chǎn)可以保障糧食安全、提高農(nóng)民收入，而適宜的栽培模式則能夠提高甘薯的產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益。目前中國甘薯栽培主要采取連作、輪作、套作和間作的方式，本研究就中國甘薯栽培模式進(jìn)行總結(jié)。

1 甘薯連作

中國東北、西北等地?zé)o霜期短，種植甘薯一般采用周年連作的種植模式［4-7］。北方薯區(qū)一般3月中旬育苗，5月中旬栽插，10月中上旬在降霜之前收獲，適當(dāng)調(diào)整甘薯在大田中生長的時間，可以提高甘薯的產(chǎn)量或控制薯型［8，9］。南疆地區(qū)產(chǎn)量可達(dá)30000 kg∕hm2［7］，遼寧省阜新地區(qū)產(chǎn)量可達(dá)66000 kg∕hm2［4］，采用地膜覆壟、適時早插、延長甘薯生長時間等栽培方式，高產(chǎn)田塊產(chǎn)量可達(dá)75000 kg∕hm2［6］。有些地區(qū)栽種生育期短的甘薯品種，一年兩熟。山東省鄒城市甘薯第一茬春種夏收，第二茬夏種秋收，兩茬甘薯總收益達(dá)75000 元∕hm2［10］。在氣候相似的地區(qū)采取甘薯兩熟連作的種植模式，可以提高田塊的利用率，更好地保障糧食生產(chǎn)和提高農(nóng)民收入。

但是，連作會致使病原積累、病害加重，破壞土壤結(jié)構(gòu)和養(yǎng)分分布，改變土壤pH，并導(dǎo)致土壤菌群失衡，影響作物生長。甘薯耐短期連作，種植2年后需輪作其他作物2～3年［1］，連作時還應(yīng)加強病蟲害防治，并通過增施復(fù)合肥、有機(jī)肥等改善土壤的養(yǎng)分結(jié)構(gòu)、pH 及土壤微生物群落等管理措施，保障甘薯的高效生產(chǎn)。水稻種植區(qū)可通過“水稻-甘薯”水旱輪作來減少連作的不利影響。

2 甘薯與其他作物輪作和間作

中國大部分甘薯種植區(qū)處于多熟制地區(qū)，采用與其他作物輪作或間作套種的方式種植甘薯，可以在增加土地的利用率的同時增加經(jīng)濟(jì)效益。

2.1 甘薯與其他作物輪作

2.1.1 一年兩熟 在一年兩熟的地區(qū)，甘薯常常作為春、夏季作物，而與之輪作的作物常常是秋、冬季作物，包括但不限于小麥、油菜、洋蔥、白菜等［11-14］，也可以采用早熟甘薯+鮮食玉米的組合分別在春、夏播種，在無霜期達(dá)成兩熟，提高經(jīng)濟(jì)效益［15］。

與小麥等糧食作物輪作是甘薯栽培最常見的輪作模式，一般種植冬小麥的地區(qū)均可實現(xiàn)小麥-甘薯輪作。例如在徐淮地區(qū)可采用大壟雙行模式，小麥?zhǔn)斋@后栽插甘薯，并在降霜之前收獲［16］；河北中南部地區(qū)結(jié)合當(dāng)?shù)氐母适韱巫髂Ｊ胶托←?夏玉米模式，開發(fā)出春甘薯-夏玉米模式，通過生育期短的甘薯品種與玉米搭配來提高復(fù)種指數(shù)和經(jīng)濟(jì)效益，并可根據(jù)市場價格，在玉米播種前靈活選擇甘薯的收獲時期［15］。

甘薯是旱地作物，除與小麥、玉米等傳統(tǒng)的旱地作物進(jìn)行輪作外，也可以與水稻進(jìn)行輪作，形成稻-薯輪作的水旱輪作種植模式。在積溫較低的地區(qū)，水稻和甘薯的生長期重疊，輪作時一般采用麥-薯-麥-稻這類2年4 茬的模式，在兩年的春夏季分別種植甘薯和水稻，秋冬季均種植小麥。華東的福建省等地積溫較高，有著稻-薯周年輪作栽培習(xí)慣［17］。由于甘薯產(chǎn)量較水稻高，與雙季稻相比，稻-薯種植模式的經(jīng)濟(jì)效益更高，同時可顯著改善土壤的理化性質(zhì)、減少病蟲害的發(fā)生，具有經(jīng)濟(jì)和環(huán)境雙重效益［17］。

此外，甘薯也經(jīng)常與經(jīng)濟(jì)作物進(jìn)行輪作。江西省玉山縣地區(qū)，采取甘薯-雙低油菜的種植模式，甘薯平均產(chǎn)量可達(dá)32000 kg∕hm2，油菜子3200 kg∕hm2，經(jīng)濟(jì)效益可達(dá)35000 元∕hm2［12］。遼寧等地可以在春季播種早熟馬鈴薯，夏季栽插短生育期甘薯，在無霜期較短的條件下實現(xiàn)馬鈴薯-甘薯一年雙熟，利用溫室培育馬鈴薯苗，在清明前后移栽，使馬鈴薯提前上市，同時增加一茬甘薯收成，在傳統(tǒng)的一年一熟地區(qū)實現(xiàn)一年兩熟，顯著提高經(jīng)濟(jì)效益［18］。河北地區(qū)采用洋蔥-甘薯種植模式，洋蔥單產(chǎn)達(dá)60000 kg∕hm2，鮮 薯 單 產(chǎn)37500～45000 kg∕hm2，純 收 入 可 達(dá)60000 元∕hm2，并可利用洋蔥根系的特殊分泌物減少蟲害的發(fā)生，降低蟲害的防治成本［13］。近年來，也出現(xiàn)了藥用植物與甘薯輪作的模式，如浙江省麗水市甘薯收獲后種植浙貝母，純收入可達(dá)168000元∕hm2，在提高土地利用率的同時，也克服了浙貝母的連作障礙，保證貝母的產(chǎn)量和藥農(nóng)的收入［19］。

2.1.2 一年多熟 在一些積溫較高的地區(qū)，通過不同作物的合理搭配，甘薯和其他作物一起可達(dá)到一年三熟，甚至四熟，顯著增加了土地的復(fù)種指數(shù)和經(jīng)濟(jì)效益。福建省春薯-晚稻的種植模式，在甘薯收獲后、水稻播種前加種一茬白蘿卜，開發(fā)出水稻-甘薯-蘿卜一年三熟的種植模式，與春薯—晚稻模式相比，水稻-甘薯-蘿卜模式增收60000 元∕hm2［20］。福建地區(qū)還通過搭配鮮食玉米和甘藍(lán)，形成一年四熟的玉米-甘薯-玉米-甘藍(lán)種植模式，實現(xiàn)糧食和蔬菜的雙豐收，理論產(chǎn)值達(dá)225000 元∕hm2［21］。

在兩熟有余、三熟不足的地區(qū)，可通過種植早熟甘薯品種，利用土地的空閑期，增加土地利用效率。例如江漢平原地區(qū)，主要采用大豆-冬小麥的種植模式，每年8月中旬大豆收獲后至10月底小麥播種前，土地有2 個多月的空閑期。荊門（中國農(nóng)谷）農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院的科研人員通過嘗試，在空閑期加種了一茬甘薯，將大豆-小麥的種植模式，擴(kuò)展為豆-薯-麥的種植模式，但由于生育期只有75 d 左右，需要選擇生育期短、產(chǎn)量高、品質(zhì)好、價格高的品種才可達(dá)到增加收益的目的［22］。浙江省臺州市探索出了甘薯-花椰菜-春甘藍(lán)的種植模式，周年純收入可達(dá)160000 元∕hm2［21］，與豆-薯-麥的種植模式相比，甘薯-花椰菜-春甘藍(lán)的種植模式茬口安排更為合理，更利于甘薯的生長。

甘薯的輪作與連作相比，實現(xiàn)了耕地用與養(yǎng)的結(jié)合，同時提高了土地的利用效率，增加了土地產(chǎn)值。甘薯喜鉀，禾本科作物對氮和硅元素需求較高，十字花科作物能吸收難溶的磷元素，而豆科作物需要較多的鈣元素，并能對氮素進(jìn)行固定，因此通過其他作物與甘薯輪作，能夠較為均衡地利用土壤中的養(yǎng)分，改善土壤的理化性質(zhì)。甘薯的病蟲害主要集中在地下部分，如黑斑病、軟腐病、黑腐病和根結(jié)線蟲病等，通過與玉米、棉花、芝麻等非寄主作物的輪作，可減少甘薯病蟲害的積累和爆發(fā)，保障甘薯的產(chǎn)量，同時減少輪作作物的病蟲害［1］。甘薯與水稻等作物進(jìn)行水旱輪作不僅有利于抑制土壤病害的發(fā)生，還可以抑制田間雜草的發(fā)生，減少病蟲草害防控成本。

2.2 甘薯與其他作物的間作

甘薯種植需要起壟，且壟間距一般較大，在封壟之前，有大面積的土地沒有得到有效利用，可以通過間作或套種的方式進(jìn)一步提高土地利用率。

西瓜是常與甘薯間作套種的作物。早在19 世紀(jì)90年代，山東省就出現(xiàn)了薯-瓜間作的種植模式。通過地膜、拱棚的覆蓋，提早種植甘薯，不僅可以收獲鮮食薯塊，還可以在5月份收獲一茬薯苗，為夏薯種植戶提供薯苗的同時，增加經(jīng)濟(jì)收入［23］。西瓜采收后的瓜秧盡早清除，在瓜畦內(nèi)點種綠豆、大豆等當(dāng)季雜糧作物，可進(jìn)一步增加經(jīng)濟(jì)效益。除山東省外，河南、福建等地也有西瓜甘薯間作套種的種植模式［24-27］。

甘薯為匍匐生長，與棉花、玉米、大豆、辣椒等直立生長作物間作套種，可提高空間和光照利用效率［28-33］。河南省是中國棉花的主產(chǎn)區(qū)，河南省東部地區(qū)采用棉花、甘薯間作的方式，對比棉花單作，雖然子棉產(chǎn)量下降約800 kg∕hm2，但每茬可增收7800 元∕hm2［29］。

甘薯是云南省第二大薯類作物，玉米是當(dāng)?shù)氐拇杭Z作物。當(dāng)?shù)孛鞒龈适碛衩组g作模式，可產(chǎn)鮮薯22670 kg∕hm2、鮮玉米5370 kg∕hm2，經(jīng)濟(jì)效益達(dá)38000 元∕hm2［31］。河南省東部也有類似的甘薯+雙季玉米套種的模式，整體茬口較云南地區(qū)的甘薯玉米間作模式推后約1 個月［34］。河南省甘薯+雙季玉米模式與云南省甘薯、玉米間作模式相比，將一茬玉米分成了二茬，并且二茬玉米都與當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)玉米種植時間相隔30 d 以上，使得玉米收獲時能以較高的價格出售，進(jìn)一步提高了甘薯、玉米間作套種田塊的經(jīng)濟(jì)收入［34］。另外，還有研究表明，在坡耕地的玉米田塊間作甘薯可以減少水土和氮、磷等營養(yǎng)元素的流失，有較好的生態(tài)環(huán)境效益［35］。

煙草也是中國重要的經(jīng)濟(jì)作物，福建省是中國烤煙煙葉的重要產(chǎn)區(qū)，有著烤煙套種甘薯的種植模式［36］。煙草種植之后煙畦鉀肥和氮肥留存較多，甘薯是喜鉀作物，在煙草生長后期套種甘薯可充分利用留存的肥料，節(jié)省肥料成本［36］，此時種植的甘薯比當(dāng)?shù)氐那锸碓?～3 個月，且在5月中下旬種植甘薯，可充分利用夏季的光熱條件，實現(xiàn)甘薯高產(chǎn)。煙薯套種模式比當(dāng)?shù)氐臒煹咎追N或雙季稻模式分別增收19800、63000 元∕hm2，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益［36］。

大豆、芝麻、架豆、辣椒等作物相比棉花、玉米株型小，可與甘薯合種在同一個大壟上，也可以間作在壟旁邊條。甘薯間作套種芝麻時，大壟雙行種植甘薯，芝麻直接播種在壟上雙行甘薯之間［32］；大豆或架豆等作物可直接種植在甘薯壟旁邊條［37，38］；甘薯與辣椒套種時，辣椒是前茬，將甘薯套種在2 行辣椒間［33］。這些作物與甘薯間作套種時更為省工省時，同時也能提高經(jīng)濟(jì)效益。

南疆地區(qū)也有甘薯與紅棗間作的果糧間作模式，在棗樹之間起壟種植甘薯。生育期158 d 的條件下，甘薯產(chǎn)量可達(dá)20000～34000 kg∕hm2，相比棗樹單作和棗、麥間作模式，不同試驗地棗-薯間作的效益分別增加16500 元∕hm2和21000 元∕hm2以上。棗園間作甘薯的栽培模式，在保證新疆鮮薯供給的同時，提高了當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的收入［39］。

甘薯與其他作物間作套種，與單獨栽種甘薯或其他作物相比，提高了土地利用率和農(nóng)民的收入，且提升幅度要高于輪作，但由于各種作物的管理措施和栽種、收獲時期的不同，往往不能進(jìn)行機(jī)械化作業(yè)，投入人力較多，適宜在丘陵、山地或分散田塊等不便于進(jìn)行機(jī)械化作業(yè)的地區(qū)采用。需要注意的是，甘薯在采用間作、套種的種植模式時，應(yīng)合理搭配不同作物，協(xié)調(diào)好復(fù)合群體的內(nèi)部關(guān)系，防止甘薯與其他作物互相影響，反而影響了產(chǎn)量與收入。甘薯為匍匐型作物，適宜搭配高稈作物，如玉米、果樹、小麥、高粱等，種植時還應(yīng)考慮到間作、套種作物的生育期和密度等，確保甘薯與其他作物能獲得充足的光照與養(yǎng)分，確保甘薯與間作、套種作物的雙豐收。

3 菜用甘薯栽培模式

甘薯不僅是雜糧作物，也可作蔬菜作物，被稱為蔬菜皇后［2，40］，因此除了以薯塊為收獲目標(biāo)的栽培模式外，還有以地上部為收獲目標(biāo)的菜用甘薯栽培模式。甘薯以收獲莖尖或薯葉為種植目標(biāo)時，一般在大棚內(nèi)與其他蔬菜瓜果類作物套種或間作，種植時不需起壟，而且由于不追求地下部產(chǎn)量，菜用甘薯的栽培密度也較鮮食甘薯大，一般大于100000株∕hm2。菜用甘薯平均售價可達(dá)4元∕kg，莖尖甚至可達(dá)16元∕kg，純收益也較鮮食甘薯高［41-46］。

湖北省武漢市開發(fā)出菜用甘薯與苦瓜間作的栽培模式。利用苦瓜和甘薯生長習(xí)性的不同，在苦瓜大棚中的空余地塊種植甘薯，提高土地利用率，并借助苦瓜藤在高溫季節(jié)為甘薯遮擋陽光，使薯尖、薯葉更為鮮嫩，提高甘薯莖尖菜用品質(zhì)［41］。廣東省梅州市也有苦瓜、菜用甘薯的種植模式［42］，湖北省武漢市還有菜用甘薯、藜蒿的輪作模式，由于藜蒿的售價更高，薯、蒿兩茬的平均收入可達(dá)150000元∕hm2［44］。

湖南省開發(fā)了菜用甘薯早春設(shè)施栽培模式［45］。當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)設(shè)施菜用甘薯一般在2月下旬定植，5月中旬開始采收，但這種模式成本較高，且采收時期薯葉單價較低。早春設(shè)施栽培模式中，每年10月下旬至11月中上旬期間栽插，密度約100000 株∕hm2，翌年3月中上旬即可開始上市，此時薯葉的單價也較高，經(jīng)濟(jì)效益好［45］。江蘇省南京市開發(fā)出了早優(yōu)西瓜+菜用甘薯套種的栽培模式，并可在收獲后加種一茬秋辣椒，3 種作物均適宜在砂質(zhì)、弱堿性土壤上栽種，且親緣關(guān)系較遠(yuǎn)，有利于發(fā)揮遠(yuǎn)緣輪作優(yōu)勢，切斷病蟲害侵染的循環(huán)鏈。此模式生育期搭配合理，也使得作物茬口銜接緊密，在提高土地利用率、減少病蟲害和連作障礙的基礎(chǔ)上，增加了農(nóng)民收入［46］。

相對鮮食甘薯，菜用甘薯不用考慮地下部的產(chǎn)量，適宜種植的區(qū)域更廣、更易栽培，同時收益更高，但菜用甘薯的栽培還需要考慮到市場需求、人工及運輸成本等因素。菜用甘薯目前的接受程度仍較低，在需求較少的地區(qū)栽種會影響經(jīng)濟(jì)效益。作為蔬菜，菜用甘薯在采摘后需及時運輸?shù)绞袌鲞M(jìn)行銷售或在適宜的溫、濕度條件下保存，以確保其品質(zhì)與經(jīng)濟(jì)價值。菜用甘薯的食用部位主要是莖尖和葉片，采摘時需挑選合適的部位，且以手工為主，缺乏高效的采摘方式，還需要開發(fā)適用于采摘菜用甘薯的機(jī)械工具，以減少人工成本。

4 小結(jié)與展望

目前中國的甘薯栽培模式依據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蛞赃B作或輪作為主，以形式多樣的間作套種為輔。甘薯連作或輪作的優(yōu)勢在于一個生長季只有一種在田作物，便于管理，有條件的地區(qū)還可以實施機(jī)械化栽種和收獲，大大減少了人力成本。甘薯喜鉀，與需氮肥較多的作物輪作，可以充分利用土壤中的養(yǎng)分，與水稻等水田作物或洋蔥等釋放次生代謝產(chǎn)物的作物輪作可以減輕病蟲危害。甘薯的間作套種與連作和輪作相比，能夠從時、空2 個維度上提高田塊和光溫的利用率，集約化利用土地，提高復(fù)種指數(shù)，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益，但是各種作物的田間管理措施不一致或收、種時機(jī)不同，難以應(yīng)用機(jī)械化作業(yè)，人工成本較高。各地農(nóng)戶或合作社可根據(jù)人力情況和經(jīng)濟(jì)目標(biāo)合理選擇不同的輪作或間作套種模式。平原地區(qū)可以采用機(jī)械化程度較高的栽培模式，如甘薯與各種作物輪作的栽培模式，減少人工成本；在有余力的情況下也可充分利用甘薯壟上和壟間的田塊，套種其他作物。推薦可種植水稻的甘薯種植區(qū)采用水旱輪作的方式改善土壤理化性質(zhì)、控制病蟲害，減少種植成本、提高經(jīng)濟(jì)收入。傳統(tǒng)意義上一年不足兩熟的地區(qū)可通過采用早熟甘薯品種與其他作物合理搭配，達(dá)成一年兩熟，增加土地利用率，提高收入。丘陵、山區(qū)由于田塊不平坦、大小不一、形狀不規(guī)則等限制，難以實現(xiàn)機(jī)械化，可以結(jié)合人力狀況采用甘薯∕西瓜、煙草∕甘薯、玉米∕甘薯等套種模式，在增加土地復(fù)種指數(shù)的同時，提高農(nóng)民的種植收入。各地也可根據(jù)本地的飲食習(xí)慣、種植習(xí)慣和特色作物開發(fā)新的甘薯間作套種模式，因地制宜地探索新的和適宜當(dāng)?shù)赝茝V的模式。

目前，中國的甘薯生產(chǎn)機(jī)械化程度較低，相對于種植小麥、水稻、玉米等作物人工成本偏高，影響農(nóng)民種植的積極性。甘薯排種、剪苗和栽插目前還主要靠人工，且栽插時還需要及時澆水，雖然整地、起壟、收獲等可部分實現(xiàn)機(jī)械化［47，48］，但由于薯塊較大，機(jī)械收割時容易產(chǎn)生傷口，甘薯的收獲仍缺乏高效的機(jī)械化作業(yè)方式，菜用甘薯更是以人工收獲為主［49］。為了提高人們種植甘薯的積極性，仍需要進(jìn)一步研發(fā)適宜甘薯輕簡化作業(yè)的配套機(jī)械和作業(yè)方法，并以此推動甘薯栽培模式的更新和推廣。