遼西北風沙半干旱區菊芋產業分析與建議

趙 艷 呂林有 于國慶關 冰 李 媛

（遼寧省沙地治理與利用研究所，遼寧阜新 123000）

遼寧西北地區位于科爾沁沙地南緣，是北方典型的農業生產與牧業經營活動交錯發展區。近年來，受到傳統耕作種植和不良氣候影響，土地嚴重沙化、生態環境嚴重破壞、土地利用率極為低下，農牧民生產、生活壓力持續加大，農業產業結構急需調整[1]。因此，結合生態文明建設進行農村農業產業結構調整亟待推進，應積極探索生態恢復治理與生態產業融合發展模式。

菊芋（Helianthus tuberosus L.）又名洋姜、鬼子姜，屬于菊科向日葵屬，多年生草本植物，耐寒、耐旱、耐貧瘠，主要分布在北美溫帶區域。菊芋經歐洲傳入中國，其塊莖中富含大量的菊糖、果糖及低聚糖成分，是工業制糖和生物制劑的上等原料，具有較高的經濟價值；地上莖葉營養物質豐富，可作為家畜的上等優良飼料。菊芋種植簡易，其莖塊繁殖力強，種子成熟自然脫落后，第2年也可以長出植株，并且對環境適應性強，1次播種可多次收獲。菊芋抗病性強，不易發生病蟲害，適宜在北方沙漠化半干旱地區推廣種植，具有鮮明的地域特色，是水土保持和防風固沙的優良作物。在遼西北生態脆弱區應用菊芋產業的健康發展模式，可促進當地經濟、社會、生態可持續協調發展。

1 菊芋種植的生態價值

1.1 防風固沙

菊芋作為一種生態型經濟物種，繁殖能力強，一次播種后將永久生存，莖塊以每年20倍的增長速度擴繁。種子成熟后，會通過風媒介質向周圍傳播，在土壤中增加菊芋繁殖體庫密度。菊芋的根系特別發達，根系可達2 m，交叉生長在土壤中。地下塊莖、根的生長可改善沙地的通透性，具有改土培肥的作用。根系形成的防護網絡具有保持水土的作用，有利于耕作層的修復。菊芋塊莖在6～7℃時萌動發芽，可在-30～-20℃的凍土層內安全越冬，具有很強的抗寒能力。因此，我國絕大部分北方地區都可種植，保證冬季土壤不受風蝕的影響和第2年春季的返青。菊芋地面苗密莖長、分枝多，枝葉可形成防護植物覆蓋層和防護林帶，莖葉枯落后經分解成為肥料，增加土壤有機質含量。在生產利用過程中，菊芋可以充分利用生態退化區土地資源，在沙化土地種植，能增加地面覆蓋度、減少沙土流動、防治土壤風蝕等，生態效益顯著，是優良的固沙植物[2-3]。

1.2 土壤污染修復

植物土壤污染修復是利用植物的超積累和積累性功能來轉移、富集土壤中的一些特定污染物。所謂超量積累是超能量吸收重金屬并將其運轉到植物體地上部分。

通過植物修復技術從土壤中去除的有害金屬離子量是所收獲植物的總生物量與該金屬離子在植物中富集濃度的乘積，所以所選植物應具有很高的生物量，以提高在植物體內的富集濃度。植物對土壤中的污染物具有固定、吸收、轉移、富集、轉化和根濾作用，使土壤中的污染物得以消除或者將土壤中的污染物濃度降到可接受水平，以達到土壤修復的目的。菊芋對土壤中鎘有較強的吸收富集能力，把菊芋種植在重金屬污染土壤中，通過植物生長過程將重金屬富集到植物體內，當菊芋花期結束時，將菊芋根、莖和葉整體從污染環境中移走，實現土壤中鎘的去除。對礦區重金屬超標的土壤進行生態修復時，可以通過種植菊芋等生物量大、生長速率快的植物，富集、轉移土壤中重金屬，最終達到土壤修復的目的。

菊芋耐鹽堿能力強，在改良鹽堿地上種植具有顯著的優勢。菊芋根系生物量大，能吸收鹽堿地大量的鹽分，起到改良土壤的作用。相關研究顯示，含鹽量低于8‰的鹽堿地不影響菊芋生長和莖塊品質，耐鹽菊芋能從土壤中吸走鹽分，減少鹽堿地的含鹽量。經過幾年修復后，土壤中的鹽分被地上植被帶走，最終把鹽堿地改良為健康土地，這對我國的糧食安全生產意義重大。

菊芋具有優良的抗逆性，在植物修復方面的應用可以治理鹽堿化和重金屬污染的土壤環境，修復過程操作簡單、費用低、安全，具有雙重的經濟效益和生態效益[4-6]，可為有效解決土壤污染和土壤鹽堿化提供參考，為植物修復技術的進一步推廣提供科學依據。

1.3 生物防治

生物防治就是利用一種生物防治另外一種生物的方法，可降低雜草和害蟲等有害生物種群密度。菊芋繁殖方式有種子繁殖和根塊擴繁2種方式。菊芋根系特別發達，繁殖力強，在土壤中形成密集網絡，其地下繁殖體庫具有優勢，可以抑制其他植物繁殖體的發展，在種間競爭中占有優勢地位。另外，菊芋地上部分生長速度快、生物量大、生育期長等特點，在地上植物群落中占有優勢地位，可以抑制其他作物生長，快速成為群落優勢物種，特別對在地表裸露區域的入侵植物生長具有明顯的抑制作用。因此，沙化地區種植菊芋可以抑制遼西北土地脆弱地帶毒害草和入侵植物的生長。

菊芋植物生理生化研究表明，菊科植物分泌的物質可通過土壤介質破壞周圍植物受體膜系統的穩定性及水分平衡關系，促進或阻滯葉綠素合成，影響植物對土壤營養物質的吸收等，產生明顯的化感效應。目前，應用菊芋浸提液研制除草劑有著顯著的效果。有學者研究表明，菊芋塊莖浸提液的化感效應可加快生菜種子的萌發速度。另外，菊芋秸稈對根結線蟲、連作番茄及土壤微生物真菌群落結構產生明顯的影響。

菊芋作為一種潛在的生物防治開發利用的植物，可以開發除草劑，也可研發成催芽劑，具有綠色、環保優勢，是農藥等非生物防治病蟲害方法所不能比的，可根據實際生產需要加以開發利用，為我國農業減肥、減藥、促品質奠定基礎。

2 菊芋的經濟價值

2.1 食品開發

菊芋富含氨基酸、淀粉、葡萄糖、礦物質、微量元素和維生素等多種營養物質。作為綠色食品，其具有很高的食用價值，可炒可涼拌，也可腌制成各種風味的咸菜，口感香脆，深得大家喜愛。

菊芋可作為原料加工成膨化脆片、果醬、菊芋脯、菊芋干等休閑食品；其花可制成菊芋花茶，具有清熱去毒的保健功效。菊粉是從菊芋中提取的一種碳水化合物，富含天然果聚糖，最終水解成的單糖是果糖，而非葡萄糖，是一種天然功能性多糖化合物，對人體特別有益。食用果糖可以起到降血壓和降血脂的功效，可滿足糖尿病、肥胖癥患者等特殊人群的需要。

菊糖還是益生菌的超強增殖因子，抗菌功效極強，可增加人體內益生菌的數量，抑制有害微生物的生長，維持消化道的微生態平衡，促進胃腸道蠕動。菊粉還有很好的排毒養顏功效，可以改善人體脂質的代謝，促進人體礦物質吸收，是制作營養、保健食品的理想原料，已被多個國家批準為食品和營養增補劑，目前已被廣泛應用于醫藥制造、食品生物技術等領域[7-8]。

2.2 秸稈利用

菊芋是生物量最大的高寒沙生植物之一，葉、莖、根塊均是優質青飼料。菊芋莖稈中含有蛋白質、糖、鐵、硒等多種營養物質，大量的雙歧桿菌和韋氏桿菌可以制造大量的有效菌群，可以直接作青飼料，也可以通過加工成為優良的家畜飼料。該飼料中的能量和各種營養成分均衡全面，能夠完全滿足家畜對營養的需要。同時，菊芋的莖葉、秸稈等也可以作為燃料，其莖稈可直接燃燒或制成固體燃料，秸稈還可用來制造各種環保包裝材料，因而菊芋其地上部分可作飼料、燃料、造紙原料等。菊芋莖葉枯落后經分解成為肥料，對改良土壤環境、增加土壤有機質含量、改善沙地土壤結構有重要作用，進而為退沙還田、還林創造有利條件。

3 開發利用現狀

從菊芋栽培現狀來看，遼西北風沙半干旱區菊芋品種引進、篩選和種植已經取得了階段性進展。人們對菊芋種植的水肥高效栽培關鍵性技術進行研究，初步總結出風沙半干旱區種植菊芋的最佳水肥施入量，在此基礎上進行技術推廣，取得了很好的示范效果，為農牧交錯區農業產業結構調整提供了技術支撐，并起到了示范帶動作用，實現了退化沙化草地生態治理過程中土地所喪失的部分生產功能恢復，為地方畜牧業健康發展提供了物質支撐，為遼西北地區大面積菊芋種植提供了重要的科學依據。

從生態學角度來看，人們提出了菊芋科學生態種植管理制度。種植1年后，通過不同根系處理，實現多年可持續利用。在遼西北地區種植菊芋能夠有效提高土地利用效率、增加單位土地面積生產值，在增加經濟效益的同時還具有環境保護作用，減少地表裸露面積、降低地表風速。針對遼西北農牧交錯區土地沙化現狀，改變傳統種植模式，發展多元化種植模式，進行多產業融合，建立庭院經濟，帶動周邊農戶對土地合理利用，并實現菊芋種植和光伏發電融合模式的初步探索和研究。

4 遼西北地區發展菊芋產業建議

菊芋種植歷史悠久，但是長期以來都是農戶粗放管理，未形成科學的種植結構。隨著菊芋產業的興起和遼西北獨特的地理環境，亟須從生態適應性、種植合理性、市場競爭性等方面對農業結構進行調整，以加快菊芋產業的規模化發展。

長期以來，遼西北地區菊芋均為零星栽培，菊芋種植面積小、產量低，未形成相應的栽培技術體系，品種引進、配套栽培技術研究和種植規模跟不上產業發展的步伐。因此，建議該地區根據不同地域的自然特點，在保護生態環境的基礎上，通過整合沙化土地利用方式，形成規模化種植模式，引進新品種，開發適合當地菊芋產業發展的新技術，形成集種植生產和加工利用于一體的產業鏈，帶動周邊地區農業生產，以利用菊芋全產業鏈進行精準扶貧為發展理念，促進一、二、三產業深入融合發展，打造以菊芋產業為主體的經濟循環圈，促進地方經濟發展，在合理利用土地資源的基礎上發展菊芋產業。

構建高效生態菊芋產業體系，針對遼西北生態保護和產業開發需求，建立多樣化種植模式，實現“產業生態化和生態產業化”，從根本上促進遼西北地區經濟社會可持續協調發展，并積極探索集生態、經濟、社會、民生為一體的生態脆弱區健康發展模式。由此促使生態產業經濟和保護建設共贏式發展，破解區域生態建設與經濟發展、民生改善之間的矛盾，努力形成活力迸發的新增長區，積極探索生態恢復治理與生態產業融合發展的優化模式和先進技術。

開拓市場，拓寬菊芋產品銷售渠道。受傳統農業的影響，農民銷售渠道單一，不能及時銷售菊芋相關產品，容易造成產品積壓，儲存困難。因此，政府應加大對農民宣傳培訓力度，利用現代網絡信息技術，建立新型智慧農業科技平臺，實現多渠道銷售，增加農民收入，保證菊芋產業健康發展。

我國是農業大國，在退化沙化農耕地生態治理的同時應該考慮農業經濟增收問題。菊芋作為一種生態型經濟作物，被列為資源性食品，具有非常廣闊的應用前景。以菊芋為基礎的生物煉制產業的成立，必將對我國的能源安全、糧食安全、生態環境以及和諧社會發展產生重要的意義。