紫山药‖生姜平衡增产模式分析及集成配套技术

陈晓蓉，晏文武，龚秋林，易新奇，陈健萍，王富强，杨冬发

(江西省宜春市农业科学研究所，江西 宜春 336000)

紫山药属薯蓣科(Dioscoreaceae)薯蓣属(DioscoreaL.)参薯种[1-2]，是一种肉质呈紫色的参薯。我国薯蓣属植物有60多种，主要有参薯、山药、怀山药等，其中紫参薯目前只在我国南方的江西、浙江、福建、广西、湖南等地的山区种植[3]。因其富含花青素、薯蓣皂苷元等营养成分，其市场价格一直较高且平稳。江西省山药种植历史悠久，是我国重要的山药生产基地之一，常年种植面积在5000 hm2以上，产品供应国内外市场。江西的紫山药逐渐从初级阶段向快速发展阶段转变，产业化趋势加快，已成为江西省主要特色经济作物。

在江西省农业提倡调优农作物种植结构为重点的背景下，以特色经济作物紫山药为突破口，采用间套作方式以求经济效益最大化[4-5]。山药可与旱地作物、经济作物、果树等间套作，国内外对山药间套作增产及栽培技术方面已有研究，但未见紫山药间作生姜高值高效及资源利用方面的相关报道。紫山药间作生姜目前已在宜春万载、铜鼓、宜丰等地推广种植多年，取得了可观的经济收入，极大地提高了农民种植紫山药的积极性。

随着江西省现代农业转型升级高效种植正向高经济效益和高资源效率方向深入发展，本研究从紫山药生姜间作的平衡生产系统角度出发，研究了紫山药‖生姜种植模式的平衡生产力和物质生产效率及经济收益，以期了解其增产潜力和生态效能机制，探索更高效、高产的生产技术体系，为江西省主产区紫山药生姜种植结构的战略性调整、区域化布局和规模化种植提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料紫山药、生姜由宜春市农业科学研究所山药课题组提供。紫山药种为江西省宜春市农业科学研究所选育的赣紫山药1号；生姜种为市场购买，经3年试种筛选的肉厚饱满、大块的地方品种。

1.2 试验方法

本试验采用3种不同的栽培模式进行对比，模式1：紫山药；模式2：生姜；模式3：紫山药‖生姜。

试验设4个处理：(1)H1紫山药单作(CK1)；(2)H2生姜单作(CK2)；(3)H3紫山药‖生姜(小区两边各种1行紫山药、中间种4行生姜，即紫山药宽1.4 m，生姜宽1.8 m)；(4)H4紫山药‖生姜(小区两边各种2行紫山药、中间种2行生姜，即紫山药宽2.4 m，生姜宽0.8 m)。小区面积25.6 m2(3.2 m×8.0 m)，每处理3次重复，随机排列。

本试验于2016～2017年在宜春市农科所试验基地进行，试验地的位置：纬度27°78′55″、经度114°41′65″、海拔高度96 m，属亚热带季风气候区，温光资源丰富，降水充沛。供试土壤为红壤土，其基本理化性质为：pH值5.55、有机质含量19.02 g/kg、水解氮147.0 mg/kg、有效磷74.9 mg/kg、速效钾210.0 mg/kg、全氮1.05 g/kg、全磷0.26 g/kg、全钾9.02 g/kg。

1.3 项目测定与方法

1.3.1 生育期记载及气象资料收集 在紫山药、生姜生长期间，记载其主要生育期(表1)，试验地当年气象资料(日平均气温、降雨量等)由宜春市气象局提供。

表1 紫山药、生姜各生育期时间

1.3.2 产量和干物质积累 在紫山药、生姜的收获期，对每个小区分别进行测产；同时每个测产小区按间隔法取样6株，按地上茎叶、地下块茎分样装袋，放入烘箱中105 ℃条件下杀青30 min，然后在80 ℃条件下烘干72 h至恒重，冷却，用电子天平(感量0.01 g)称各器官干重。

1.3.3 物质生产效率 物质生产效率以单位面积干物质的产量表示。参照王美云[6]和戴明宏[7]等的方法计算。

物质生产效率/(kg/hm2)

1.3.4 温度生产效率 为生育期间有效积温生产的干物质重量，不同作物有效积温不一样。

温度生产效率/[kg/(hm2·℃)]

1.3.5 降水生产效率 为生育期间的自然降雨量生产的干物质重量。

降水生产效率/[kg/(hm2·mm)]

1.3.6 经济效益 分别统计紫山药、生姜生产过程中的物质及用工成本，结合实际情况按每公顷进行换算。通过年总产值和总成本计算产投比。

总成本=单位面积总物质费用+单位面积人工费用

年总产值=各种作物的经济产量×销售价格

1.4 数据处理

采用Excel 2010软件对数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 各模式生产力表现

3种模式的生产力表现如图1所示，不同年份紫山药‖生姜模式H4的生产力显著高于传统紫山药单作、生姜单作模式，其紫山药折合产量分别为31290.0和33079.5 kg/hm2，生姜折合产量分别为27351.0和29010.0 kg/hm2。在2年的平均产量中，模式3的H4处理生产力显著高于传统模式1和模式2，其中紫山药为32184.6 kg/hm2，比传统模式1提高了33.5%；生姜产量为28180.5 kg/hm2，比传统模式2提高了42.5%；模式3的H3处理中紫山药产量27966.7 kg/hm2和生姜产量22537.5 kg/hm2，分别比传统模式1、2增产16.0%和14.0%。在同种模式下，H3、H4处理中紫山药产量有差异，紫山药H4处理比H3增产15.1%，而生姜因不同的箱宽比例对产量有明显影响，H4处理比H3处理增产25.0%。表明模式3中H4的生产力优势高，该模式紫山药增产较大，主要还得益于生姜产量的大幅度提高，说明紫山药间种生姜后表现出更大的增产潜力，紫山药‖生姜平衡增产效果显著。

图1 不同种植模式的作物产量比较

2.2 干物质生产效率

从表2可以看出，3种模式的干物质生产效率差异显著，H4处理的2年平均干物质生产效率为13837.6 kg/hm2，显著高于对照，比传统紫山药单作和生姜单作分别提高了22.14%和221.1%。同一年份均表现为模式3>模式1、模式2。模式3的H4的干物质生产效率优势显著，主要原因是紫山药‖生姜模式充分利用了2种作物生理生长的互补特点，合理设定间作种植行宽比，结合优良品种选择和栽培技术的配套(紫山药提早播种，地膜覆盖等)，有效调节了其生育期间的资源合理吸收分配，大大提高资源利用效率，促进了作物平衡增产。

表2不同种植模式的作物干物质生产差异kg/hm2

年份处理紫山药地上秸秆地下薯块生姜地上秸秆地下姜块总生物量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水平上的差异显著性。下同。

2.3 温度利用效率

>10 ℃的有效积温是作物生长所需的基础热量。表3结果显示，模式3的有效积温明显高于对照模式；在温度生产效率上，H4的平均温度生产效率比H1提高了10.2%，H3的平均温度生产效率比H2提高了86.0%。由此可见，间作模式能充分利用有效积温，其温度生产效率表现突出，当然不同作物温度生产率因季节和模式的不同而有差异。

2.4 水分利用效率

水分利用效率反映了降水量对作物产量形成的贡献，是衡量作物水分消耗和物质生产间关系的重要指标。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的水分利用效率优势显著，是一种高效的节水种植模式。

2.5 紫山药‖生姜模式的经济效益分析

3种模式的作物产量与经济效益比较见表5。在2016年和 2017年，间作H4的总产量明显高于传统H1，其增幅分别达34.6%和24.7%；H3的产量与H1比较增幅不大，分别提高了7.7%和-0.5%；H4的产量与H2比较，分别增产高达47.7%和67.8%；H3的产量与H2比较，分别增产18.1%和34.5%。模式3的H4处理的2年总产值和总成本分别为296999.1和139350.0元/hm2，分别比H3提高了41.8%和17.6%；H4的总产值分别比H1和H2提高了18.1%和130.4%，H4的总成本分别比H1和H2提高了-10.6%和55.9%；H4的产投比较高，为2.10，比H1、H2、H3分别提高了30.4%、45.8%和18.6%。由此可知，同种间作模式中因紫山药和生姜间作行宽比例的不同导致2个处理间的产量差异明显，不同种植模式中产量差异表现不尽相同，分化明显，模式中的总投入和总产出因种植作物的不同也表现出不同的差异。因此，不同模式中作物选择和间作生产的不同在很大程度上影响着单位面积土地的产投比，要获得较高投入产出比，应以经济效益较高的作物为主作物，再间作与主作物相适应的其他作物。

表3 2016～2017年不同种植模式作物有效积温和温度利用效率比较

表4 2016～2017年不同种植模式作物的水分利用效率

表5 不同种植模式作物产量与经济效益比较

注：2016年紫山药、生姜的平均批发收购价分别为5.0元kg和3.5元kg；2017年紫山药、生姜的平均批发收购价分别为5.4元kg和3元kg。

3 高产高效栽培的主要技术要点

将紫山药‖生姜模式配套高产高效栽培技术要点归纳如下，其他生产种植技术及日常管理与紫山药单作、生姜单作生产技术一致。

3.1 选种催芽

紫山药和生姜都要选用优质高产抗病品种。紫山药要比传统种植提早催芽，于3月底在大棚内(或搭小拱棚)集中切块育苗，种皮朝下，切口朝上，种薯块紧密整齐排列后撒上一层柴灰或石灰；4月初从地窖内取出生姜种，用蛇皮袋(内有一层薄膜)装好，稍扎口置于温暖朝阳的房间催芽，等芽长出小指盖大小时开始栽种。

3.2 种植规格

采用2.0～2.2 m为一种植带。每畦带两边各种植1行(一架)紫山药，山药采用宽行密植栽培，株距20 cm左右，紫山药3.45万～3.75万株/hm2；在两架山药之间间作2行生姜，生姜小行距35～40 cm，株距20 cm，5.55万～6.00万株/hm2。

3.3 开沟起垄

紫山药、生姜种植都为南北走向。将已腐熟的猪、牛粪等农家肥足量撒施于土壤里，15000～22500 kg/hm2，深翻整地开挖栽植沟后，在每畦的两边(紫山药种植区)起高垄30～40 cm，结合回填起垄施少量复混肥料，再铺上80 cm宽的地膜，以保证紫山药地下块茎良好疏松的生长环境。生姜种植行沟要深30 cm，姜芽随土朝下放入，种姜上直接盖上腐熟牛粪或草木灰，有条件的再铺点稻草以防太阳直晒种姜。

3.4 及时浇灌

紫山药地下块茎在7月中下旬开始进入生长旺盛期，遇干旱时要及时灌水但不能渍涝，紫山药在湿润疏松的土壤中才能顺直生长，不易畦形。生姜在紫山药的荫蔽、潮湿的环境中生长旺盛。

3.5 病害防治

炭疽病、褐斑病是紫山药发生最广泛、最常见的病害，以防为主。一定要掌握好5月底至6月上旬后的第一场雨,在雨后及时用药预防。在第1次用药后,若持续干旱则15 d左右喷第2次药,若遇阴雨天气，应做到1周用药1次。7月和8月是山药炭疽病、褐斑病发病的高峰期，不能等到病害大发生出现严重落叶和大面积病斑融合时再防治，而一定要在6月份第一场雨后喷上第一遍药。进入6～8月份汛期，应选择在雨前用药，雨前没有及时喷药的雨后必须补喷。可用70%代森锰锌可湿性粉剂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倍液均匀喷施。以上药剂最好交替使用。

生姜的主要病害姜瘟病是土传病害，在姜块膨大期最容易发病，导致植株枯死，并迅速蔓延。姜瘟病要以防为主，一旦染发病，就很难控制，也很难治愈。可以结合培土施肥时加入生物菌肥。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发生和为害。

4 讨论

4.1 发展紫山药‖生姜平衡增产模式的可行性

平衡增产模式是指将山药生姜两种作物间作作为一个栽培整体来考虑,依据气候与作物的时空统一性及山药、生姜栽培生理的互补规律，合理利用温、热、水、肥资源，将单一作物的高产栽培技术优化整合，实现2种作物的平衡增产目的。紫山药和生姜都是江西省重要的经济作物，也是南方的主要经济作物。

本试验结果表明(图2)：紫山药‖生姜模式在平衡生产力上优势明显，与传统紫山药单作、生姜单作比较，其紫山药产量和物质生产效率分别提高了33.5%和22.14%，生姜的产量和物质生产效率分别提高了42.5%和221.1%。紫山药和生姜产量的大幅提高，说明在2种作物的合理间作距离和高产栽培条件下，紫山药‖生姜模式H4表现出显著的间作优势，同时具有较好的经济效益。H4的产投比比H1、H2、H3分别提高了30.4%、45.8%和18.6%，具有高产、高效的特点。其主要原因是将生姜引入紫山药种植区内，充分利用了2种作物空间上的高矮特性，紫山药有了良好的通风透光条件，有效地减少了炭疽病等病害的传播途径，生姜在高温干旱时借助紫山药的荫蔽较好地避免直晒和保持土壤的湿润，有利于2种作物同时增产增效；同时错开了播种时间和收获期，紫山药提早育苗提前收获，减轻了季节性矛盾，因而是一种具有较好推广前景的种植模式。

图2 不同种植模式作物效果对照

4.2 紫山药‖生姜是资源高效生产种植模式

温热、降水资源是影响一个区域种植制度的关键因素。本研究结果表明，模式中2种作物从播种到成熟收获期间的有效积温(>10 ℃)为1938.5 ℃·d，降雨量1167.6 mm，完全满足了紫山药、生姜生长发育所需，为间作高产提供了重要的自然资源基础。紫山药‖生姜模式的高资源生产效率还与品种的适应性相关，在紫山药‖生姜模式高产高效技术体系中，良种选择是关键之一，在3～4月低温多雨期，采用紫山药提早育苗和地膜覆盖对资源分配进行调节；在生育中期6～8月高温逼熟的气候环境下，紫山药高架的枝叶调节了生姜的温热资源；10月初紫山药收获后生姜充分地吸收自然光温，使其整个生育期处于一个协调的温水资源小环境，充分吸收和利用自然资源，同时提高了2种作物的生产效率，提质增效效果显著。